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2015年(68)

2014年(1)

我的朋友

分类: 网络与安全

2015-04-20 22:28:46



踏入

C++

中的雷区——

C++

内存管理详解

 

 

2006-04-25 09:22

作者:蒋涛出处:计算机教学网责任编辑:方舟

 

 

 

伟大的

Bill Gates 

曾经失言:

 

 

 

640K ought to be enough for everybody 

 

Bill Gates 1981 

 

 

 

程序员们经常编写内存管理程序,

往往提心吊胆。

如果不想触雷,

唯一的解决办法就是

发现所有潜伏的地雷并且排除它们,

躲是躲不了的。

本文的内容比一般教科书的要深入得多,

读者需细心阅读,做到真正地通晓内存管理。

 

 

 

 

1

、内存分配方式(全局数据区、代码区(存函数)

、栈、堆)

 

 

 

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

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

 

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。

 

 

 

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:

 

 

 

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,

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

new

来申请内存,应该用

if(p==NULL) 

if(p!=NULL)

进行防错处理。

 

 

 

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。

 

 

 

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。

 

 

 

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)

 

 

 

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”

“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”

 

 

 

【规则

1

】用

malloc

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。

 

 

 

【规则

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。

 

 

 

【规则

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。

 

 

 

【规则

4

】动态内存的申请与释放必须配对,防止内存泄漏。

 

 

 

【规则

5

】用

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”

 

 

 

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。

 

 

 

3.1 

修改内容

 

 

 

示例

3-1

中,

字符数组

a

的容量是

6

个字符,

其内容为

hello

a

的内容可以改变,

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

,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

3.1 

修改数组和指针的内容

 

 

 

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

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

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

3.2 

数组和指针的内容复制与比较

 

 

 

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’

。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

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

 

 

 

 

 

 

 

示例

3.3

b

 

数组退化为指针

 

4

、指针参数是如何传递内存的?

 

 

 

如果函数的参数是一个指针,不要指望用该指针去申请动态内存。示例

7-4-1

中,

Test

函数的语句

GetMemory(str, 200)

并没有使

str

获得期望的内存,

str

依旧是

NULL

,为什么?

 

void GetMemory(char *p, int num) 

 

p = (char *)malloc(sizeof(char) * num); 

void Test(void) 

 

char *str = NULL; 

 

GetMemory(str, 100); // str 

仍然为

 

NULL 

 

 

strcpy(str, "hello"); // 

运行错误

 

 

 

 

 

 

 

示例

4.1 

试图用指针参数申请动态内存

 

 

 

毛病出在函数

GetMemory

中。编译器总是要为函数的每个参数制作临时副本,指针参

p

的副本是

 

_p

,编译器使

 

_p = p

。如果函数体内的程序修改了

_p

的内容,就导致参数

p

的内容作相应的修改。这就是指针可以用作输出参数的原因。在本例中,

_p

申请了新的内

存,只是把

_p

所指的内存地址改变了,但是

p

丝毫未变。所以函数

GetMemory

并不能输出

任何东西。

事实上,

每执行一次

GetMemory

就会泄露一块内存,

因为没有用

free

释放内存。

如果非得要用指针参数去申请内存,那么应该改用“指向指针的指针”

,见示例

4.2

 

void GetMemory2(char **p, int num) 

 

*p = (char *)malloc(sizeof(char) * num); 

void Test2(void) 

 

char *str = NULL; 

 

GetMemory2(&str, 100); // 

注意参数是

 

&str

,而不是

str 

 

strcpy(str, "hello"); 

 

 

cout<< str << endl; 

 

free(str); 

 

 

 

 

 

 

 

示例

4.2

用指向指针的指针申请动态内存

 

 

 

由于

“指向指针的指针”

这个概念不容易理解,

我们可以用函数返回值来传递动态内存。

这种方法更加简单,见示例

4.3

 

char *GetMemory3(int num) 

 

char *p = (char *)malloc(sizeof(char) * num);

 

 

return p; 

void Test3(void) 

 

char *str = NULL; 

 

str = GetMemory3(100); 

 

 

strcpy(str, "hello"); 

 

cout<< str << endl; 

 

free(str); 

 

 

 

 

 

 

 

 

示例

4.3 

用函数返回值来传递动态内存

 

 

 

用函数返回值来传递动态内存这种方法虽然好用,

但是常常有人把

return

语句用错了。

这里强调不要用

return

语句返回指向“栈内存”的指针,因为该内存在函数结束时自动消

亡,见示例

4.4

 

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; 

 

 

 

 

 

 

示例

4.4 return

语句返回指向“栈内存”的指针

 

 

 

用调试器逐步跟踪

Test4

发现执行

str = GetString

语句后

str

不再是

NULL

指针,

但是

str

的内容不是“

hello world

”而是垃圾。如果把示例

4.4

改写成示例

4.5

,会怎么样?

 

char *GetString2(void) 

 

char *p = "hello world"; 

 

return p; 

void Test5(void) 

 

char *str = NULL; 

 

str = GetString2(); 

 

cout<< str << endl; 

 

 

 

 

 

示例

4.5 return

语句返回常量字符串

 

 

 

函数

Test5

运行虽然不会出错,但是函数

GetString2

的设计概念却是错误的。因为

GetString2

内的“

hello 

world

”是常量字符串,位于静态存储区,它在程序生命期内恒定不

变。无论什么时候调用

GetString2

,它返回的始终是同一个“只读”的内存块。

 



































































































  5、杜绝“野指针” 
  “野指针”不是NULL指针,是指向“垃圾”内存的指针。人们一般不会错用NULL指针,因为用if语句很容易判断。但是“野指针”是很危险的,if语句对它不起作用。 “野指针”的成因主要有两种: 
  (1)指针变量没有被初始化。任何指针变量刚被创建时不会自动成为NULL指针,它的缺省值是随机的,它会乱指一气。所以,指针变量在创建的同时应当被初始化,要么将指针设置为NULL,要么让它指向合法的内存。例如 char *p = NULL; 
char *str = (char *) malloc(100); 
  (2)指针p被free或者delete之后,没有置为NULL,让人误以为p是个合法的指针。   (3)指针操作超越了变量的作用范围。这种情况让人防不胜防,示例程序如下: class A  {   public: 
  void Func(void){ cout << “Func of class A” << endl; } }; 
void Test(void) {  A *p;  {   A a; 
  p = &a; // 注意 a 的生命期  } 
 p->Func(); // p是“野指针” } 
  函数Test在执行语句p->Func()时,对象a已经消失,而p是指向a的,所以p就成了“野指针”。但奇怪的是我运行这个程序时居然没有出错,这可能与编译器有关。 
6、有了malloc/free为什么还要new/delete? 
  malloc与free是C++/C语言的标准库函数,new/delete是C++的运算符。它们都可用于申请动态内存和释放内存。 
  对于非内部数据类型的对象而言,光用maloc/free无法满足动态对象的要求。对象在创建的同时要自动执行构造函数,对象在消亡之前要自动执行析构函数。由于malloc/free是库函数而不是运算符,不在编译器控制权限之内,不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加于malloc/free。 
   因此C++语言需要一个能完成动态内存分配和初始化工作的运算符new,以及一个能完成清理与释放内存工作的运算符delete。注意new/delete不是库函数。我们先看一看malloc/free和new/delete如何实现对象的动态内存管理,见示例6。 


















class Obj 

 public : 
  Obj(void){ cout << “Initialization” << endl; }   ~Obj(void){ cout << “Destroy” << endl; } 
  void Initialize(void){ cout << “Initialization” << endl; }   void Destroy(void){ cout << “Destroy” << endl; } }; 
void UseMallocFree(void) { 
 Obj *a = (obj *)malloc(sizeof(obj)); // 申请动态内存  a->Initialize(); // 初始化  //? 
 a->Destroy(); // 清除工作  free(a); // 释放内存 } 
void UseNewDelete(void) { 
 Obj *a = new Obj; // 申请动态内存并且初始化  //? 
 delete a; // 清除并且释放内存 

     示例6 用malloc/free和new/delete如何实现对象的动态内存管理  
  类Obj的函数Initialize模拟了构造函数的功能,函数Destroy模拟了析构函数的功能。函数UseMallocFree中,由于malloc/free不能执行构造函数与析构函数,必须调用成员函数Initialize和Destroy来完成初始化与清除工作。函数UseNewDelete则简单得多。所以我们不要企图用malloc/free来完成动态对象的内存管理,应该用new/delete。由于内部数据类型的“对象”没有构造与析构的过程,对它们而言malloc/free和new/delete是等价的。   既然new/delete的功能完全覆盖了malloc/free,为什么C++不把malloc/free淘汰出局呢?这是因为C++程序经常要调用C函数,而C程序只能用malloc/free管理动态内存。   如果用free释放“new创建的动态对象”,那么该对象因无法执行析构函数而可能导致程序出错。如果用delete释放“malloc申请的动态内存”,理论上讲程序不会出错,但是该程序的可读性很差。所以new/delete必须配对使用,malloc/free也一样。   
7、内存耗尽怎么办? 
  如果在申请动态内存时找不到足够大的内存块,malloc和new将返回NULL指针,宣告内存申请失败。通常有三种方式处理“内存耗尽”问题。 
  (1)判断指针是否为NULL,如果是则马上用return语句终止本函数。例如: void Func(void) { 


















 A *a = new A;  if(a == NULL)  { 
  return;  

 ? } 
  (2)判断指针是否为NULL,如果是则马上用exit(1)终止整个程序的运行。例如: void Func(void) { 
 A *a = new A;  if(a == NULL) 
 { 
  cout << “Memory Exhausted” << endl;   exit(1);  }  ? } 
  (3)为new和malloc设置异常处理函数。例如Visual C++可以用_set_new_hander函数为new设置用户自己定义的异常处理函数,也可以让malloc享用与new相同的异常处理函数。详细内容请参考C++使用手册。 
  上述(1)(2)方式使用最普遍。如果一个函数内有多处需要申请动态内存,那么方式(1)就显得力不从心(释放内存很麻烦),应该用方式(2)来处理。 
  很多人不忍心用exit(1),问:“不编写出错处理程序,让操作系统自己解决行不行?”   不行。如果发生“内存耗尽”这样的事情,一般说来应用程序已经无药可救。如果不用exit(1) 把坏程序杀死,它可能会害死操作系统。道理如同:如果不把歹徒击毙,歹徒在老死之前会犯下更多的罪。 
  有一个很重要的现象要告诉大家。对于32位以上的应用程序而言,无论怎样使用malloc与new,几乎不可能导致“内存耗尽”。我在Windows 98下用Visual C++编写了测试程序,见示例7。这个程序会无休止地运行下去,根本不会终止。因为32位操作系统支持“虚存”,内存用完了,自动用硬盘空间顶替。我只听到硬盘嘎吱嘎吱地响,Window 98已经累得对键盘、鼠标毫无反应。我可以得出这么一个结论:对于32位以上的应用程序,“内存耗尽”错误处理程序毫无用处。这下可把Unix和Windows程序员们乐坏了:反正错误处理程序不起作用,我就不写了,省了很多麻烦。我不想误导读者,必须强调:不加错误处理将导致程序的质量很差,千万不可因小失大。 void main(void) { 
 float *p = NULL; 
 while(TRUE)  { 
  p = new float[1000000];  


















  cout << “eat memory” << endl;   if(p==NULL)    exit(1);  } }  
  示例7试图耗尽操作系统的内存 
8、malloc/free 的使用要点 
  函数malloc的原型如下: void * malloc(size_t size); 
  用malloc申请一块长度为length的整数类型的内存,程序如下: int *p = (int *) malloc(sizeof(int) * length); 
  我们应当把注意力集中在两个要素上:“类型转换”和“sizeof”。 
  * malloc返回值的类型是void *,所以在调用malloc时要显式地进行类型转换,将void * 转换成所需要的指针类型。 
  * malloc函数本身并不识别要申请的内存是什么类型,它只关心内存的总字节数。我们通常记不住int, float等数据类型的变量的确切字节数。例如int变量在16位系统下是2个字节,在32位下是4个字节;而float变量在16位系统下是4个字节,在32位下也是4个字节。最好用以下程序作一次测试:  cout << sizeof(char) << endl; cout << sizeof(int) << endl; cout << sizeof(unsigned int) << endl; cout << sizeof(long) << endl; cout << sizeof(unsigned long) << endl; cout << sizeof(float) << endl; cout << sizeof(double) << endl; 
cout << sizeof(void *) << endl; 
  在malloc的“()”中使用sizeof运算符是良好的风格,但要当心有时我们会昏了头,写出 p = malloc(sizeof(p))这样的程序来。   * 函数free的原型如下: void free( void * memblock ); 
  为什么free函数不象malloc函数那样复杂呢?这是因为指针p的类型以及它所指的内存的容量事先都是知道的,语句free(p)能正确地释放内存。如果p是NULL指针,那么free对p无论操作多少次都不会出问题。如果p不是NULL指针,那么free对p连续操作两次就会导致程序运行错误。   
9、new/delete 的使用要点 


















  运算符new使用起来要比函数malloc简单得多,例如: int *p1 = (int *)malloc(sizeof(int) * length); int *p2 = new int[length]; 
  这是因为new内置了sizeof、类型转换和类型安全检查功能。对于非内部数据类型的对象而言,new在创建动态对象的同时完成了初始化工作。如果对象有多个构造函数,那么new的语句也可以有多种形式。例如 class Obj {  public : 
  Obj(void); // 无参数的构造函数   Obj(int x); // 带一个参数的构造函数   ? } 
void Test(void) 

 Obj *a = new Obj; 
 Obj *b = new Obj(1); // 初值为1  ?  delete a;  delete b; } 
  如果用new创建对象数组,那么只能使用对象的无参数构造函数。例如 Obj *objects = new Obj[100]; // 创建100个动态对象   不能写成 
Obj *objects = new Obj[100](1);// 创建100个动态对象的同时赋初值1   在用delete释放对象数组时,留意不要丢了符号‘[]’。例如 delete []objects; // 正确的用法 delete objects; // 错误的用法 
  后者相当于delete objects[0],漏掉了另外99个对象。   
10、一些心得体会 
    我的经验教训是: 
  (1)越是怕指针,就越要使用指针。不会正确使用指针,肯定算不上是合格的程序员。   (2)必须养成“使用调试器逐步跟踪程序”的习惯,只有这样才能发现问题的本质。




































































































  5、杜绝“野指针” 
  “野指针”不是NULL指针,是指向“垃圾”内存的指针。人们一般不会错用NULL指针,因为用if语句很容易判断。但是“野指针”是很危险的,if语句对它不起作用。 “野指针”的成因主要有两种: 
  (1)指针变量没有被初始化。任何指针变量刚被创建时不会自动成为NULL指针,它的缺省值是随机的,它会乱指一气。所以,指针变量在创建的同时应当被初始化,要么将指针设置为NULL,要么让它指向合法的内存。例如 char *p = NULL; 
char *str = (char *) malloc(100); 
  (2)指针p被free或者delete之后,没有置为NULL,让人误以为p是个合法的指针。   (3)指针操作超越了变量的作用范围。这种情况让人防不胜防,示例程序如下: class A  {   public: 
  void Func(void){ cout << “Func of class A” << endl; } }; 
void Test(void) {  A *p;  {   A a; 
  p = &a; // 注意 a 的生命期  } 
 p->Func(); // p是“野指针” } 
  函数Test在执行语句p->Func()时,对象a已经消失,而p是指向a的,所以p就成了“野指针”。但奇怪的是我运行这个程序时居然没有出错,这可能与编译器有关。 
6、有了malloc/free为什么还要new/delete? 
  malloc与free是C++/C语言的标准库函数,new/delete是C++的运算符。它们都可用于申请动态内存和释放内存。 
  对于非内部数据类型的对象而言,光用maloc/free无法满足动态对象的要求。对象在创建的同时要自动执行构造函数,对象在消亡之前要自动执行析构函数。由于malloc/free是库函数而不是运算符,不在编译器控制权限之内,不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加于malloc/free。 
   因此C++语言需要一个能完成动态内存分配和初始化工作的运算符new,以及一个能完成清理与释放内存工作的运算符delete。注意new/delete不是库函数。我们先看一看malloc/free和new/delete如何实现对象的动态内存管理,见示例6。 


















class Obj 

 public : 
  Obj(void){ cout << “Initialization” << endl; }   ~Obj(void){ cout << “Destroy” << endl; } 
  void Initialize(void){ cout << “Initialization” << endl; }   void Destroy(void){ cout << “Destroy” << endl; } }; 
void UseMallocFree(void) { 
 Obj *a = (obj *)malloc(sizeof(obj)); // 申请动态内存  a->Initialize(); // 初始化  //? 
 a->Destroy(); // 清除工作  free(a); // 释放内存 } 
void UseNewDelete(void) { 
 Obj *a = new Obj; // 申请动态内存并且初始化  //? 
 delete a; // 清除并且释放内存 

     示例6 用malloc/free和new/delete如何实现对象的动态内存管理  
  类Obj的函数Initialize模拟了构造函数的功能,函数Destroy模拟了析构函数的功能。函数UseMallocFree中,由于malloc/free不能执行构造函数与析构函数,必须调用成员函数Initialize和Destroy来完成初始化与清除工作。函数UseNewDelete则简单得多。所以我们不要企图用malloc/free来完成动态对象的内存管理,应该用new/delete。由于内部数据类型的“对象”没有构造与析构的过程,对它们而言malloc/free和new/delete是等价的。   既然new/delete的功能完全覆盖了malloc/free,为什么C++不把malloc/free淘汰出局呢?这是因为C++程序经常要调用C函数,而C程序只能用malloc/free管理动态内存。   如果用free释放“new创建的动态对象”,那么该对象因无法执行析构函数而可能导致程序出错。如果用delete释放“malloc申请的动态内存”,理论上讲程序不会出错,但是该程序的可读性很差。所以new/delete必须配对使用,malloc/free也一样。   
7、内存耗尽怎么办? 
  如果在申请动态内存时找不到足够大的内存块,malloc和new将返回NULL指针,宣告内存申请失败。通常有三种方式处理“内存耗尽”问题。 
  (1)判断指针是否为NULL,如果是则马上用return语句终止本函数。例如: void Func(void) { 


















 A *a = new A;  if(a == NULL)  { 
  return;  

 ? } 
  (2)判断指针是否为NULL,如果是则马上用exit(1)终止整个程序的运行。例如: void Func(void) { 
 A *a = new A;  if(a == NULL) 
 { 
  cout << “Memory Exhausted” << endl;   exit(1);  }  ? } 
  (3)为new和malloc设置异常处理函数。例如Visual C++可以用_set_new_hander函数为new设置用户自己定义的异常处理函数,也可以让malloc享用与new相同的异常处理函数。详细内容请参考C++使用手册。 
  上述(1)(2)方式使用最普遍。如果一个函数内有多处需要申请动态内存,那么方式(1)就显得力不从心(释放内存很麻烦),应该用方式(2)来处理。 
  很多人不忍心用exit(1),问:“不编写出错处理程序,让操作系统自己解决行不行?”   不行。如果发生“内存耗尽”这样的事情,一般说来应用程序已经无药可救。如果不用exit(1) 把坏程序杀死,它可能会害死操作系统。道理如同:如果不把歹徒击毙,歹徒在老死之前会犯下更多的罪。 
  有一个很重要的现象要告诉大家。对于32位以上的应用程序而言,无论怎样使用malloc与new,几乎不可能导致“内存耗尽”。我在Windows 98下用Visual C++编写了测试程序,见示例7。这个程序会无休止地运行下去,根本不会终止。因为32位操作系统支持“虚存”,内存用完了,自动用硬盘空间顶替。我只听到硬盘嘎吱嘎吱地响,Window 98已经累得对键盘、鼠标毫无反应。我可以得出这么一个结论:对于32位以上的应用程序,“内存耗尽”错误处理程序毫无用处。这下可把Unix和Windows程序员们乐坏了:反正错误处理程序不起作用,我就不写了,省了很多麻烦。我不想误导读者,必须强调:不加错误处理将导致程序的质量很差,千万不可因小失大。 void main(void) { 
 float *p = NULL; 
 while(TRUE)  { 
  p = new float[1000000];  


















  cout << “eat memory” << endl;   if(p==NULL)    exit(1);  } }  
  示例7试图耗尽操作系统的内存 
8、malloc/free 的使用要点 
  函数malloc的原型如下: void * malloc(size_t size); 
  用malloc申请一块长度为length的整数类型的内存,程序如下: int *p = (int *) malloc(sizeof(int) * length); 
  我们应当把注意力集中在两个要素上:“类型转换”和“sizeof”。 
  * malloc返回值的类型是void *,所以在调用malloc时要显式地进行类型转换,将void * 转换成所需要的指针类型。 
  * malloc函数本身并不识别要申请的内存是什么类型,它只关心内存的总字节数。我们通常记不住int, float等数据类型的变量的确切字节数。例如int变量在16位系统下是2个字节,在32位下是4个字节;而float变量在16位系统下是4个字节,在32位下也是4个字节。最好用以下程序作一次测试:  cout << sizeof(char) << endl; cout << sizeof(int) << endl; cout << sizeof(unsigned int) << endl; cout << sizeof(long) << endl; cout << sizeof(unsigned long) << endl; cout << sizeof(float) << endl; cout << sizeof(double) << endl; 
cout << sizeof(void *) << endl; 
  在malloc的“()”中使用sizeof运算符是良好的风格,但要当心有时我们会昏了头,写出 p = malloc(sizeof(p))这样的程序来。   * 函数free的原型如下: void free( void * memblock ); 
  为什么free函数不象malloc函数那样复杂呢?这是因为指针p的类型以及它所指的内存的容量事先都是知道的,语句free(p)能正确地释放内存。如果p是NULL指针,那么free对p无论操作多少次都不会出问题。如果p不是NULL指针,那么free对p连续操作两次就会导致程序运行错误。   
9、new/delete 的使用要点 


















  运算符new使用起来要比函数malloc简单得多,例如: int *p1 = (int *)malloc(sizeof(int) * length); int *p2 = new int[length]; 
  这是因为new内置了sizeof、类型转换和类型安全检查功能。对于非内部数据类型的对象而言,new在创建动态对象的同时完成了初始化工作。如果对象有多个构造函数,那么new的语句也可以有多种形式。例如 class Obj {  public : 
  Obj(void); // 无参数的构造函数   Obj(int x); // 带一个参数的构造函数   ? } 
void Test(void) 

 Obj *a = new Obj; 
 Obj *b = new Obj(1); // 初值为1  ?  delete a;  delete b; } 
  如果用new创建对象数组,那么只能使用对象的无参数构造函数。例如 Obj *objects = new Obj[100]; // 创建100个动态对象   不能写成 
Obj *objects = new Obj[100](1);// 创建100个动态对象的同时赋初值1   在用delete释放对象数组时,留意不要丢了符号‘[]’。例如 delete []objects; // 正确的用法 delete objects; // 错误的用法 
  后者相当于delete objects[0],漏掉了另外99个对象。   
10、一些心得体会 
    我的经验教训是: 
  (1)越是怕指针,就越要使用指针。不会正确使用指针,肯定算不上是合格的程序员。   (2)必须养成“使用调试器逐步跟踪程序”的习惯,只有这样才能发现问题的本质。




































































































  5、杜绝“野指针” 
  “野指针”不是NULL指针,是指向“垃圾”内存的指针。人们一般不会错用NULL指针,因为用if语句很容易判断。但是“野指针”是很危险的,if语句对它不起作用。 “野指针”的成因主要有两种: 
  (1)指针变量没有被初始化。任何指针变量刚被创建时不会自动成为NULL指针,它的缺省值是随机的,它会乱指一气。所以,指针变量在创建的同时应当被初始化,要么将指针设置为NULL,要么让它指向合法的内存。例如 char *p = NULL; 
char *str = (char *) malloc(100); 
  (2)指针p被free或者delete之后,没有置为NULL,让人误以为p是个合法的指针。   (3)指针操作超越了变量的作用范围。这种情况让人防不胜防,示例程序如下: class A  {   public: 
  void Func(void){ cout << “Func of class A” << endl; } }; 
void Test(void) {  A *p;  {   A a; 
  p = &a; // 注意 a 的生命期  } 
 p->Func(); // p是“野指针” } 
  函数Test在执行语句p->Func()时,对象a已经消失,而p是指向a的,所以p就成了“野指针”。但奇怪的是我运行这个程序时居然没有出错,这可能与编译器有关。 
6、有了malloc/free为什么还要new/delete? 
  malloc与free是C++/C语言的标准库函数,new/delete是C++的运算符。它们都可用于申请动态内存和释放内存。 
  对于非内部数据类型的对象而言,光用maloc/free无法满足动态对象的要求。对象在创建的同时要自动执行构造函数,对象在消亡之前要自动执行析构函数。由于malloc/free是库函数而不是运算符,不在编译器控制权限之内,不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加于malloc/free。 
   因此C++语言需要一个能完成动态内存分配和初始化工作的运算符new,以及一个能完成清理与释放内存工作的运算符delete。注意new/delete不是库函数。我们先看一看malloc/free和new/delete如何实现对象的动态内存管理,见示例6。 


















class Obj 

 public : 
  Obj(void){ cout << “Initialization” << endl; }   ~Obj(void){ cout << “Destroy” << endl; } 
  void Initialize(void){ cout << “Initialization” << endl; }   void Destroy(void){ cout << “Destroy” << endl; } }; 
void UseMallocFree(void) { 
 Obj *a = (obj *)malloc(sizeof(obj)); // 申请动态内存  a->Initialize(); // 初始化  //? 
 a->Destroy(); // 清除工作  free(a); // 释放内存 } 
void UseNewDelete(void) { 
 Obj *a = new Obj; // 申请动态内存并且初始化  //? 
 delete a; // 清除并且释放内存 

     示例6 用malloc/free和new/delete如何实现对象的动态内存管理  
  类Obj的函数Initialize模拟了构造函数的功能,函数Destroy模拟了析构函数的功能。函数UseMallocFree中,由于malloc/free不能执行构造函数与析构函数,必须调用成员函数Initialize和Destroy来完成初始化与清除工作。函数UseNewDelete则简单得多。所以我们不要企图用malloc/free来完成动态对象的内存管理,应该用new/delete。由于内部数据类型的“对象”没有构造与析构的过程,对它们而言malloc/free和new/delete是等价的。   既然new/delete的功能完全覆盖了malloc/free,为什么C++不把malloc/free淘汰出局呢?这是因为C++程序经常要调用C函数,而C程序只能用malloc/free管理动态内存。   如果用free释放“new创建的动态对象”,那么该对象因无法执行析构函数而可能导致程序出错。如果用delete释放“malloc申请的动态内存”,理论上讲程序不会出错,但是该程序的可读性很差。所以new/delete必须配对使用,malloc/free也一样。   
7、内存耗尽怎么办? 
  如果在申请动态内存时找不到足够大的内存块,malloc和new将返回NULL指针,宣告内存申请失败。通常有三种方式处理“内存耗尽”问题。 
  (1)判断指针是否为NULL,如果是则马上用return语句终止本函数。例如: void Func(void) { 


















 A *a = new A;  if(a == NULL)  { 
  return;  

 ? } 
  (2)判断指针是否为NULL,如果是则马上用exit(1)终止整个程序的运行。例如: void Func(void) { 
 A *a = new A;  if(a == NULL) 
 { 
  cout << “Memory Exhausted” << endl;   exit(1);  }  ? } 
  (3)为new和malloc设置异常处理函数。例如Visual C++可以用_set_new_hander函数为new设置用户自己定义的异常处理函数,也可以让malloc享用与new相同的异常处理函数。详细内容请参考C++使用手册。 
  上述(1)(2)方式使用最普遍。如果一个函数内有多处需要申请动态内存,那么方式(1)就显得力不从心(释放内存很麻烦),应该用方式(2)来处理。 
  很多人不忍心用exit(1),问:“不编写出错处理程序,让操作系统自己解决行不行?”   不行。如果发生“内存耗尽”这样的事情,一般说来应用程序已经无药可救。如果不用exit(1) 把坏程序杀死,它可能会害死操作系统。道理如同:如果不把歹徒击毙,歹徒在老死之前会犯下更多的罪。 
  有一个很重要的现象要告诉大家。对于32位以上的应用程序而言,无论怎样使用malloc与new,几乎不可能导致“内存耗尽”。我在Windows 98下用Visual C++编写了测试程序,见示例7。这个程序会无休止地运行下去,根本不会终止。因为32位操作系统支持“虚存”,内存用完了,自动用硬盘空间顶替。我只听到硬盘嘎吱嘎吱地响,Window 98已经累得对键盘、鼠标毫无反应。我可以得出这么一个结论:对于32位以上的应用程序,“内存耗尽”错误处理程序毫无用处。这下可把Unix和Windows程序员们乐坏了:反正错误处理程序不起作用,我就不写了,省了很多麻烦。我不想误导读者,必须强调:不加错误处理将导致程序的质量很差,千万不可因小失大。 void main(void) { 
 float *p = NULL; 
 while(TRUE)  { 
  p = new float[1000000];  


















  cout << “eat memory” << endl;   if(p==NULL)    exit(1);  } }  
  示例7试图耗尽操作系统的内存 
8、malloc/free 的使用要点 
  函数malloc的原型如下: void * malloc(size_t size); 
  用malloc申请一块长度为length的整数类型的内存,程序如下: int *p = (int *) malloc(sizeof(int) * length); 
  我们应当把注意力集中在两个要素上:“类型转换”和“sizeof”。 
  * malloc返回值的类型是void *,所以在调用malloc时要显式地进行类型转换,将void * 转换成所需要的指针类型。 
  * malloc函数本身并不识别要申请的内存是什么类型,它只关心内存的总字节数。我们通常记不住int, float等数据类型的变量的确切字节数。例如int变量在16位系统下是2个字节,在32位下是4个字节;而float变量在16位系统下是4个字节,在32位下也是4个字节。最好用以下程序作一次测试:  cout << sizeof(char) << endl; cout << sizeof(int) << endl; cout << sizeof(unsigned int) << endl; cout << sizeof(long) << endl; cout << sizeof(unsigned long) << endl; cout << sizeof(float) << endl; cout << sizeof(double) << endl; 
cout << sizeof(void *) << endl; 
  在malloc的“()”中使用sizeof运算符是良好的风格,但要当心有时我们会昏了头,写出 p = malloc(sizeof(p))这样的程序来。   * 函数free的原型如下: void free( void * memblock ); 
  为什么free函数不象malloc函数那样复杂呢?这是因为指针p的类型以及它所指的内存的容量事先都是知道的,语句free(p)能正确地释放内存。如果p是NULL指针,那么free对p无论操作多少次都不会出问题。如果p不是NULL指针,那么free对p连续操作两次就会导致程序运行错误。   
9、new/delete 的使用要点 


















  运算符new使用起来要比函数malloc简单得多,例如: int *p1 = (int *)malloc(sizeof(int) * length); int *p2 = new int[length]; 
  这是因为new内置了sizeof、类型转换和类型安全检查功能。对于非内部数据类型的对象而言,new在创建动态对象的同时完成了初始化工作。如果对象有多个构造函数,那么new的语句也可以有多种形式。例如 class Obj {  public : 
  Obj(void); // 无参数的构造函数   Obj(int x); // 带一个参数的构造函数   ? } 
void Test(void) 

 Obj *a = new Obj; 
 Obj *b = new Obj(1); // 初值为1  ?  delete a;  delete b; } 
  如果用new创建对象数组,那么只能使用对象的无参数构造函数。例如 Obj *objects = new Obj[100]; // 创建100个动态对象   不能写成 
Obj *objects = new Obj[100](1);// 创建100个动态对象的同时赋初值1   在用delete释放对象数组时,留意不要丢了符号‘[]’。例如 delete []objects; // 正确的用法 delete objects; // 错误的用法 
  后者相当于delete objects[0],漏掉了另外99个对象。   
10、一些心得体会 
    我的经验教训是: 
  (1)越是怕指针,就越要使用指针。不会正确使用指针,肯定算不上是合格的程序员。   (2)必须养成“使用调试器逐步跟踪程序”的习惯,只有这样才能发现问题的本质。
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