踏入C 中的雷區 C 記憶體管理詳解

2021-04-16 19:51:00 字數 2296 閱讀 6614

程式設計師們經常編寫記憶體管理程式,往往提心吊膽。如果不想觸雷,唯一的解決辦法就是發現所有潛伏的地雷並且排除它們,躲是躲不了的。本文的內容比一般教科書的要深入得多,讀者需細心閱讀,做到真正地通曉記憶體管理。

1、記憶體分配方式

記憶體分配方式有三種:

(1)從靜態儲存區域分配。內存在程式編譯的時候就已經分配好,這塊內存在程式的整個執行期間都存在。例如全域性變數,static變數。

(2)在棧上建立。在執行函式時,函式內區域性變數的儲存單元都可以在棧上建立,函式執行結束時這些儲存單元自動被釋放。棧記憶體分配運算內置於處理器的指令集中,效率很高,但是分配的記憶體容量有限。

(3) 從堆上分配,亦稱動態記憶體分配。程式在執行的時候用malloc或new申請任意多少的記憶體,程式設計師自己負責在何時用free或delete釋放記憶體。動態記憶體的生存期由我們決定,使用非常靈活,但問題也最多。

2、常見的記憶體錯誤及其對策

c++/c程式中,指標和陣列在不少地方可以相互替換著用,讓人產生一種錯覺,以為兩者是等價的。

陣列要麼在靜態儲存區被建立(如全域性陣列),要麼在棧上被建立。陣列名對應著(而不是指向)一塊記憶體,其位址與容量在生命期內保持不變,只有陣列的內容可以改變。

指標可以隨時指向任意型別的記憶體塊,它的特徵是「可變」,所以我們常用指標來操作動態記憶體。指標遠比陣列靈活,但也更危險。

下面以字串為例比較指標與陣列的特性。

3.1 修改內容

示例3-1中,字元陣列a的容量是6個字元,其內容為hello。a的內容可以改變,如a[0]= 『x』。指標p指向常量字串「world」(位於靜態儲存區,內容為world),常量字串的內容是不可以被修改的。從語法上看,編譯器並不覺得語句 p[0]= 『x』有什麼不妥,但是該語句企圖修改常量字串的內容而導致執行錯誤。

char a = 「hello」;

a[0] = 『x』;

cout << a << endl;

char *p = 「world」; // 注意p指向常量字串

p[0] = 『x』; // 編譯器不能發現該錯誤

cout << p << endl;示例3.1 修改陣列和指標的內容

3.2 內容複製與比較

不能對陣列名進行直接複製與比較。示例7-3-2中,若想把陣列a的內容複製給陣列b,不能用語句 b = a ,否則將產生編譯錯誤。應該用標準庫函式strcpy進行複製。同理,比較b和a的內容是否相同,不能用if(b==a) 來判斷,應該用標準庫函式strcmp進行比較。

語句p = a 並不能把a的內容複製指標p,而是把a的位址賦給了p。要想複製a的內容,可以先用庫函式malloc為p申請一塊容量為strlen(a)+1個字元的 記憶體,再用strcpy進行字串複製。同理,語句if(p==a) 比較的不是內容而是位址,應該用庫函式strcmp來比較。

// 陣列…

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)

…// 指標…

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3.2 陣列和指標的內容複製與比較

3.3 計算記憶體容量

用運算子sizeof可以計算出陣列的容量(位元組數)。示例7-3-3(a)中,sizeof(a)的值是12(注意別忘了』』)。指標p指向a,但是 sizeof(p)的值卻是4。這是因為sizeof(p)得到的是乙個指標變數的位元組數,相當於sizeof(char*),而不是p所指的記憶體容量。 c++/c語言沒有辦法知道指標所指的記憶體容量,除非在申請記憶體時記住它。

注意當陣列作為函式的引數進行傳遞時,該陣列自動退化為同型別的指標。示例7-3-3(b)中,不論陣列a的容量是多少,sizeof(a)始終等於sizeof(char *)。

char a = "hello world";

char *p = a;

cout<< sizeof(a) << endl; // 12位元組

cout<< sizeof(p) << endl; // 4位元組示例3.3(a) 計算陣列和指標的記憶體容量

void func(char a[100])

示例3.3(b) 陣列退化為指標

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