指针参数是如何传递内存的？

Posted 2022-04-22 a1232345

1、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1-1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1-1 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，指针参数p的副本是 _p，编译器使 _p = p（即两个指向同一个地方）。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1-2。

 二级指针做形参：二级指针也是传值，也会产生一个副本 _p，但是他指向的地址是个一维指针（存放的是另一个指针的地址），所以可以改变二维指针指向的地址空间里的内容也就是要申请空间的一维指针，不能改变二维指针本身的值，即不能让他指向一个新的一维指针。所以二维指针传递的是一个一维指针。

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1-2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1-3。

 

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1-3 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1-4。

 

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1-4 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1-4改写成示例1-5，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1-5 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。

 

2、free和delete把指针怎么啦？

别看free和delete的名字恶狠狠的（尤其是delete），它们只是把指针所指的内存给释放掉，但并没有把指针本身干掉。

用调试器跟踪示例2，发现指针p被free以后其地址仍然不变（非NULL），只是该地址对应的内存是垃圾，p成了“野指针”。如果此时不把p设置为NULL，会让人误以为p是个合法的指针。

如果程序比较长，我们有时记不住p所指的内存是否已经被释放，在继续使用p之前，通常会用语句if (p != NULL)进行防错处理。很遗憾，此时if语句起不到防错作用，因为即便p不是NULL指针，它也不指向合法的内存块。

 

char *p = (char *) malloc(100);     strcpy(p, “hello”);     free(p);        // p 所指的内存被释放，但是p所指的地址仍然不变     …     if(p != NULL)   // 没有起到防错作用             strcpy(p, “world”);  // 出错

示例2  p成为野指针

3、动态内存会被自动释放吗？

       函数体内的局部变量在函数结束时自动消亡。很多人误以为示例3是正确的。理由是p是局部的指针变量，它消亡的时候会让它所指的动态内存一起完蛋。这是错觉！

 

void Func(void)     char *p = (char *) malloc(100); // 动态内存会自动释放吗？

示例3 试图让动态内存自动释放

 

    我们发现指针有一些“似是而非”的特征：

（1）指针消亡了，并不表示它所指的内存会被自动释放。

（2）内存被释放了，并不表示指针会消亡或者成了NULL指针。

这表明释放内存并不是一件可以草率对待的事。也许有人不服气，一定要找出可以草率行事的理由：

    如果程序终止了运行，一切指针都会消亡，动态内存会被操作系统回收。既然如此，在程序临终前，就可以不必释放内存、不必将指针设置为NULL了。终于可以偷懒而不会发生错误了吧？

    想得美。如果别人把那段程序取出来用到其它地方怎么办？

4、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。参见3节。

 

（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。