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高质量C++编程指南 》学习重点四

2011-05-06 10:29 302 查看


7



内存管理

7.1

内存分配方式

内存分配方式有三种:

(1)

从静态存储区域分配。
内 存在程序编译的时候就已经分配好,这块内存在程序的整个运行期间都存在。例 如全局变量,

static
变量。

(2)

在栈上创建。
在执行函数时,函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建,函数执行结束时这些存储单 元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中,效率很高,但是分配的内存容量有限。

(3)

从堆上分配,亦称动态 内存分配。
程序在运行的时候用
malloc

new
申请任意多少的内存,程序员自己负责在何时用
free

delete
释放内存。动态内存的生存期由我们决定,使用非常灵活,但问题也最多。

7.2

常见的内存错误及其对策

发生内存错误是件非常麻烦的事情。编译器不能自动发现这些错误,通常是在程序运行时才能捕捉到。而这 些错误大多没有明显的症状,时隐时现,增加了改错的难度。有时用户怒气冲冲地把你找来,程序却没有发生任何问题,你一走,错误又发作了。

常见的内存错误及其对策如下:

u

内存分配未成功,却使用了它。

编程新手常犯这种错误,因为他们没有意识到内存分配会不成功。常用解决办法是,在使用内存之前检查指针是否为

NULL

。如果指针
p
是函数的参数,那么在函数的入口处用
assert(p!=NULL)

进行检查。
如 果是用malloc
或new
来申请内存,应 该用if(p==NULL)

或if(p!=NULL)
进 行防错处理。

u

内存分配虽然成功,但是尚未初始化就引用它。

犯这种错误主要有两个起因:一是没有初始化的观念;二是误以为内存的缺省初值全为零,导致引用初值错 误(例如数组)。

内存的缺省初值究竟是 什么并没有统一的标准,尽管有些时候为零值,我们宁可信其无不可信其有。所以无论用何种方式创建数组,都别忘了赋初值,即便是赋零值也不可省略,不要嫌麻 烦。

u

内存分配成功并且已经初始化,但操作越过了内存的边界。

例如在使用数组时经常发生下标“多
1
”或者“少
1
”的操作。特别是在
for
循环语句中,循环次数很容易搞错,导致数组操作越界。

u

忘记了释放内存,造成内存泄露。

含有这种错误的函数每被调用一次就丢失一块内存。刚开始时系统的内存充足,你看不到错误。终有一次程 序突然死掉,系统出现提示:内存耗尽。

动态内存的申请与释放必须配对,程序中
malloc

free
的使用次数一定要相同,否则肯定有错 误(
new/delete
同理)。

u

释放了内存却继续使用它。

有三种情况:


1
)程序中的对象调用关系过于复杂,实在难以 搞清楚某个对象究竟是否已经释放了内存,此时应该重新设计数据结构,从根本上解决对象管理的混乱局面。


2
)函数的
return
语句写错了,注意不要返回指向“栈内存”的“指针”或者“引用”,因为该内存在函数体结束时被自动销 毁。


3
)使用

free

delete
释放了内存后,没有将指针设置为
NULL
。导致产生“野指针”。

l

【规则
7-2-1



用malloc
或new
申请内存之后,应该立即检查指针值是否为NULL
。 防止使用指针值为NULL
的内存


l

【规则
7-2-2



不要忘记为数组和动态内存赋初值。
防止

将未被初始化的内存作为右值使用


l

【规则
7-2-3



避免数组或指针的下标越界,特别要当心发生“多
1
”或者“少
1
”操作。

l

【规则
7-2-4



动态内存的申请与释放必须配对,防止内存泄漏。

l

【规则
7-2-5




free

delete
释放了内存之后,立即将指针设置为
NULL
,防止产生“野指针”。

7.3

指针与数组的对比

C++/C
程序中,指针和数组在不少地方可以相互替换着用,让人产生一种错觉,以为两者是等价的。

数组要么在静态存储区被创建(如全局数组
),要么在栈上被创建。数组名对应着(而不是指向)
一块内存,其地址与容 量在生命期内保持不变,只有数组的内容可以改变。

指针可以随时指向任意类型的内存块,它的特征是“可变”,所以我们常用指针来操作动态内 存。指针远比数组灵活,但也更危险。

下面以字符串为

例比较指针与数组的特性。

7.3.1


修 改内容


示例
7-3-1
中, 字符数组
a
的容量是
6
个字符,其内容为

hello/0

a
的 内容可以改变,如
a[0]= ‘X’


指针

p
指向常量字符串“
world
” (位于静态存储区,内容为
world/0
),常量字符串的内容是不可以被修改的。从语法上看,编译 器并不觉得语句
p[0]= ‘X’
有什么不妥,但是该语句企图修改常量字符串的内容而导致运行错 误。

char a[] =


hello

;

a[0] =


X

;

cout << a << endl;

char *p =


world

; //

注意p
指向常量字符串

p[0] =


X

; //

编译器不能发现该错误

cout << p << endl;

示例
7-3-1

修改数组和指针的内容

7.3.2


内容

复制与比较


不能对数组名进行直接复制与比较。
示例7-3-2
中,若想把数组a
的内容复制给数组b
, 不能用语句
b = a

,否则将产生编译错误。应该用标准库函数strcpy
进行复制。
同 理,比较b
和a
的内 容是否相同,不能用if(b==a)

来判断,应该用标准库函数strcmp
进行比较。

语句p = a

并不能把a
的 内容复制指针p
,而是把a
的地址赋给了p

要想复制a
的 内容,可以先用库函数malloc
为p
申请一块容量为strlen(a)+1
个 字符的内存,再用strcpy
进行字符串复制。同理,语句if(p==a)

比较的不是内容而是地址,应该用库函数strcmp
来比较。

//

数组


char a[] = "hello";

char b[10];

strcpy(b, a); //

不 能用 b = a;

if(strcmp(b, a) == 0) //

不 能用
if (b == a)



//

指针


int len = strlen(a);

char *p = (char *)malloc(sizeof(char)*(len+1));

strcpy(p,a); //

不 要用
p = a;

if(strcmp(p, a) == 0) //

不 要用
if (p == a)



示例
7-3-2

数组和指针的内容复制与比较

7.3.3


计算内存容量


用运算符sizeof
可以计算出数组的容量(字节数)。
示 例7-3-3
(a
)中,sizeof(a)
的值是12
(注 意别忘了

/0’

)。指针p
指向a
,但是sizeof(p)
的 值却是4

这是因为sizeof(p)
得 到的是一个指针变量的字节数,相当于sizeof(char*)
,而不是p
所指的内存容量。C++/C
语 言没有办法知道指针所指的内存容量,除非在申请内存时记住它。

注意当数组作为函数的参数进 行传递时,该数组自动退化为同类型的指针。


示例7-3-3
(b
) 中,不论数组a
的容量是多少,sizeof(a)
始 终等于sizeof(char *)


char a[] = "hello world";

char *p = a;

cout<< sizeof(a) << endl; // 12
字节

cout<< sizeof(p) << endl; // 4
字节

示例
7-3-3

a


计算数组和指针的内 存容量

void Func(char a[100])

{

cout<< sizeof(a) << endl; // 4
字节而不是100
字节

}

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