有关C++指针与安全阐述

Posted 2021-08-12 IT科技股

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# 一、内存的分配方式

## 1、堆与栈

在程序中定义一个变量，他的值会被放入内存中，如果没有申请动态分配，它的值将会被放入栈中。栈中的变量所属的内存大小是无法改变的，他们的产生与消亡也与变量定义的位置和存储方式有关.堆是一种与栈相对应的动态分配方式的内存。当我们申请使用动态分配方式存储某个变量时，这个变量就会被放入堆中，根据需要，这个变量的内存大小可以发生改变，内存申请和销毁的时机则由编程者来操作。

## 2、关键字new与dalete

在获取变量之前，编译器并没有获取到变量的名称，而只是具有指向该变量的指针。这时申请变量的堆内存即是申请自身指向堆。new是c++语言中申请动态内存的关键字，形如：

int* PI=new int;

这样，PI指针就申请了动态方式，使用它在堆内申请内存存储int型的值。

***例;动态分配空间***

#include"stdafx.h"#include<iostream>using namespace std;int main(){int* PI1=NULL;PI1=new int; //申请动态分配*PI=111；//动态分配内存存储的内容变成111的整型变量cout<<"PI内存的内容"<<*PI<<",PI所指向的地址"<<PI1<<endl;int* PI2;//*PI2=222; //直接赋值会导致错误！！！int k; //栈中的变量PI2=&k; //分配栈内存*PI2=222; //分配内存后方可赋值cout<<"PI内存的内容"<<*PI2<<",PI所指向的地址"<<PI2<<endl;return 0;}

动态分配方式虽然很灵活，但是也带来了新的问题。当申请一块堆内存后，系统不会在程序执行时依据情况自动销毁它，若想释放该内存空间，则需要使用关键字delete。

***例：动态内存的销毁***

#include"stdafx.h"#include<iostrteam>using std::cout;using std::endl;int* newPointerGet(int* p1){int k1=55;p1=new int ;*p1=k1;return p1;}int* PointerGet(int *p2){int k2=55;p2=&k2;return p2;}int main(){cout<<"输出函数各自返回指针所指向的内存的值"<<endl;int* p=NHLL;p=newPointerGet(p);int* i=NULL;i=PointerGet(i);cout<<"newGet:"<<*P<<",get:"<<*i<<endl;cout<<"i所指向的内存没有被立即销毁，执行一个输出语句后：”<<endl;cout<<"newGet:"<<*P<<",get:"<<*i<<endl;delete p;cout<<"销毁堆内存后："<<endl;cout<<"*p:"<<*p<<endl;return 0;}

# 内存安全

指针是c++提供的强大而又灵活的工具，如何安全地使用它们是编程者必须掌握的技能之一。前面我们已讨论过指针所指向内存的销毁问题，当一块内存被销毁时，该区域不可复用。若有指针指向该区域，则需要该指针置为空值（NULL）或者之相未被销毁的内存。

内存销毁实质上是系统判定该内存不是编程人员正常使用的空间，系统也会将他分配给别的任务，若擅自使用被销毁内存的指针更改该内存的数据，则可能会造成意想不到的后果。

***例：被销毁的内存***

#include"stdafx.h"#include<iostream>using std::cout;using std::endl;int* sum(int a,int b){int* ps=NULL;int c=a+b;ps=&c;return ps;}int main(){int* pi=NULL;int k1=3;int k2=5;pi=sum(k1,k2);cout<<"*pi的值："<<*pi<<endl;cout<<"也许*pi还保留着i的值，但它已经被程序认定为销毁"<<endl;cout<<"*pi的值："<<*pi<<endl;cout<<"尝试修改*pi"<<endl;*pi=3;for(int i=0;i<3;i++){cout<<"修改被销毁的内存后*pi的值："<<*pi<<endl;}}

于此相对应的另一个安全问题是内存泄漏。如我们所知，在申请动态分配内存后，系统不会主动销毁该堆内存，而需要编程者使用delete关键字通知系统销毁。如果不这样做，系统将浪费很多资源，是程序执行时变得臃肿，如只需占用数十MB内存的程序可能为此占用上百MB的内存。可见，回收堆内存空间是很有必要的。销毁内存时，需要保留指向该堆内存的指针。当没有指针指向一块没被回收的堆内存时，此块内存犹如丢失一般，我们称之为内存

***例：丢失的内存***

//******这是一个反例，它会造成内存泄漏**********//#include"stdafx.h"#include<iostream>using namespace std;int main(){float* pf=NULL;pf=new float;*pf=4.321f;float f2=5.321f;cout<<"pf指向的地址"<<pf<<endl;cout<<"*pf的值："<<*pf<<endl;pf=&pf;cout>>"pf指向了f2的地址："<<pf<<endl;if(*pf>5){cout<<"*pf的值："<<*pf<<endl;}return 0;}

程序中动态分配的内存开始有pf指向，当pf改变指向后，此块内存就再也无法回收了。

一般情况下，我们无法通过调试程序发现内存泄漏。所以，使用动态分配时一定要注意形成良好习惯

***例：回收动态内存的一般处理步骤***

#include"stdafx.h"#include<iostream>void swap(int* a,int* b){ int temp=*a; *a=*b; *b=temp;}int main(){int* pi=new int;*pi=3;int k=5;swap(pi,&k);std::cout<<"*pi:"<<*pi<<std::end; //使用std命名空间std::cout<<"k:"<<k<<std::endl;delete pi; //回收动态内存pi=NULL; //将pi置空，防止使用已销毁的内存。不可与上一语句颠倒，否者将造成内存泄漏return 0;}