Pointers and Memory

Posted 2020-11-25 eimadrigal

Stanford CS Education Library #102

一、Basic Pointers

指针主要有两个用途：使不同的代码段共享信息、方便链表（树）的处理。
指针示意图：

dereference操作会根据指针的值去找到它的pointee。
NULL是一个特殊的指针值（一般是地址0），表示这个指针不指向任何pointee。

指针的赋值会使得两个指针指向相同的pointee，但pointee本身不会改变：

传指针vs传值：

定义一个指针后，这个指针是没有被初始化的：

这时候如果进行dereference操作会发生Runtime Error.
对于Java、LISP等语言，当定义一个指针时，系统会将其设置为NULL，并且会在dereference操作时检查其值，这也是Java比较慢的原因之一。

一个比较典型的指针错误：

void BadPointer()
{
    int* p;  //allocate the pointer, but not the pointee
    *p = 42; //serious RE
}

当执行*p时：

二、Local Memory

函数开始运行时，会为局部变量分配内存，结束运行会回收内存。
看一个错误的例子：

//TAB -- The Ampersand Bug function
int* TAB()
{
    int temp;
    return (&temp);
}

void Victim()
{
    int* ptr;
    ptr = TAB();
    *ptr = 42;    //The pointee was local to TAB
}

问题在于TAB()返回了一个局部变量的地址，但这个局部变量的空间已经被回收，ptr指针没有pointee。

三、Reference Parameters

传值：

void B(int worth)
{
    worth++;
    // T2
}

void A()
{
    int netWorth = 55;  //T1
    B(netWorth);
    // T3 -- B() did not change netWorth
}

传指针：

void B(int* worthRef)
{
    (*worthRef)++;
    // T2
}

void A()
{
    int netWorth = 55;  //T1
    B(&netWorth);
    // T3

传指针在c++中可以通过传引用的方式实现：

四、Heap Memory

分配示意图：

释放示意图：

释放后，指针虽然还在，但却不可以在使用。

//size以字节为单位，分配成功返回指针，失败返回NULL
void* malloc(unsigned long size);

//不需要size，因为heap manager之前已经记录过
void free(void* heapBlockPointer);

一个StringCopy()的例子：

对于分配的堆内存，只有一个负责释放的，要么是caller，要么是callee：