水滴石穿C语言之内存使用

3/8/2008来源:C/C++教程人气:4328

问题:内存使用

  有人写了一个将整数转换为字符串的函数:

char *itoa (int n)
{
 char retbuf[20];
 sPRintf(retbuf, "%d", n);
 return retbuf;
}
  假如我调用这个函数:char *str5 = itoa(5),str5会是什么结果呢?

  答案分析:

  答案是不确定,可以确定的是肯定不是我们想要的 “5”。

   retbuf定义在函数体中,是一个局部变量,它的内存空间位于栈(stack)中的某个位置,其作用范围也仅限于在itoa()这个函数中。当itoa()函数退出时,retbuf在调用栈中的内容将被收回,这时,这块内存地址可能存放别的内容。因此将retbuf这个局部变量返回给调用者是达不到预期的目的的。

  那么如何解决这个问题呢,不用担心,方法不但有,而且还不止一个,下面就来阐述三种能解决这个问题的办法:

  1)、在itoa()函数内部定义一个static char retbuf[20],根据静态变量的特性,我们知道,这可以保证函数返回后retbuf的空间不会被收回,原因是函数内的静态变量并不是放在栈中,而是放在程序中一个叫“.bss”段的地方,这个地方的内容是不会因为函数退出而被收回的。

  这种办法确实能解决问题,但是这种办法同时也导致了itoa()函数变成了一个不可重入的函数(即不能保证相同的输入肯定有相同的输出),另外, retbuf [] 中的内容会被下一次的调用结果所替代,这种办法不值得推荐。

  2)、在itoa()函数内部用malloc() 为retbuf申请内存,并将结果存放其中,然后将retbuf返回给调用者。由于此时retbuf位于堆(heap)中,也不会随着函数返回而释放,因此可以达到我们的目的。

  但是有这样一种情况需要注重:itoa()函数的调用者在不需要retbuf的时候必须把它释放,否则就造成内存泄漏了,假如此函数和调用函数都是同一个人所写,问题不大,但假如不是,则比较轻易会疏漏此释放内存的操作。

  3)、将函数定义为char *itoa(int n, char *retbuf),且retbuf的空间由调用者申请和释放,itoa()只是将转换结果存放到retbuf而已。

  这种办法明显比第一、二种方法要好,既避免了方法1对函数的影响,也避免了方法2对内存分配释放的影响,是目前一种比较通行的做法。

  扩展分析:

  其实就这个问题本身而言,我想大家都可以马上想到答案,要害在于对内存这种敏感资源的正确和合理地利用,下面对内存做一个简单的分析:

  1)、程序中有不同的内存段,包括:

  .data - 已初始化全局/静态变量,在整个软件执行过程中有效;

  .bss - 未初始化全局/静态变量,在整个软件执行过程中有效;

  .stack - 函数调用栈,其中的内容在函数执行期间有效,并由编译器负责分配和收回;

  .heap - 堆,由程序显式分配和收回,假如不收回就是内存泄漏。

  2)、自己使用的内存最好还是自己申请和释放。

  这可以说是一个内存分配和释放的原则,比如说上面解决办法的第二种,由itoa()分配的内存,最后由调用者释放,就不是一个很好的办法,还不如用第三种,由调用者自己申请和释放。另外这个原则还有一层意思是说:假如你要使用一个指针,最好先确信它已经指向合法内存区了,假如没有就得自己分配,要不就是非法指针访问。很多程序的致命错误都是访问一个没有指向合法内存区的指针,这也包括空指针。 更多文章 更多内容请看C/C++进阶技术文档专题,或
  问题:内存分配 & sizeof

  我使用sizeof来计算一个指针变量,我希望得到这个指针变量所分配的内存块的大小,可以吗?

Char *p = NULL;
int nMemSize = 0;

p = malloc(1024);
nMemSize = sizeof(p);
  答案与分析:

  答案是达不到你的要求,sizeof只能告诉你指针本身占用的内存大小。指针所指向的内存,假如是malloc分配的,sizeof 是没有办法知道的。换句话说,malloc分配的内存是没有办法向内存治理模块进行事后查询的,当然你可以自己编写代码来维护。

   问题:栈内存使用

  下面程序运行有什么问题?

char *GetString(void)
{
 char p[] = "hello world";
 return p;// 编译器将提出警告
}

void Test4(void)
{
 char *str = NULL;
 str = GetString();// str 的内容是垃圾
 cout<< str << endl;
}
  答案与分析:

  返回栈内存,内存可能被销毁,也可能不被销毁,但是,出了作用域之后已被标记成可被系统使用,所以,乱七八糟不可知内容,当然,返回的指针的内容,应该是不变的,非凡时候是有用的,比如,可以用来探测系统内存分配规律等等。


  问题:内存使用相关编程规范

  我想尽可能地避免内存使用上的问题,有什么捷径吗?

  答案与分析:

  除非做一件从没有人做过的事情,否则,都是有捷径可言的,那就是站在前人的肩膀上,现在各个大公司都有自己的编码规范,这些规范凝聚了很多的经验和教训,有较高的使用价值,鉴于这些规范在网上流传很多,这里我就不再列出了,感爱好的,推荐参考林锐的《高质量C/C++编程指南》。 更多文章 更多内容请看C/C++进阶技术文档专题,或