2018年8月1日
20:44
1.內存分配方式
內存分配方式有三種：
- 從靜態存儲區域分配。內存在程序編譯的時候就已經分配好，這塊內存在程序的整個運行期間都存在。例如全局變量，static 變量。
- 在棧上創建。在執行函數時，函數內局部變量的存儲單元都可以在棧上創建，函數執行結束時這些存儲單元自動被釋放。棧內存分配運算內置於處理器的指令集中，效率很高，但是分配的內存容量有限。
- 從堆上分配，亦稱動態內存分配。程序在運行的時候用 malloc 申請任意多少的內存，程序員自己負責在何時用 free 釋放內存。動態內存的生存期由我們決定，使用非常靈活，但問題也最多。
2.常見的內存錯誤：
1.內存分配未成功，卻使用了它。
沒有意識到內存分配會不成功。常用解決辦法是， 在使用內存之前檢查指針是否爲 NULL。如果指針 p 是函數的參數，那麼在函數的入口處用assert ( p ! =NULL) 進行檢查。如果是用 malloc 來申請內存，應該用 i f ( p==NULL) 或 i f ( p ! =NULL) 進行防錯處理。
2.內存分配雖然成功，但是尚未初始化就引用它。
犯這種錯誤主要有兩個起因：一是沒有初始化的觀念；二是誤以爲內存的缺省初值全爲零，導致引用初值錯誤（例如數組）。
內存的缺省初值究竟是什麼並沒有統一的標準，儘管有些時候爲零值，寧可信其無不可信其有。所以無論用何種方式創建數組，都別忘了賦初值，即便是賦零值也不可省略，不要嫌麻煩。
3.內存分配成功並且已經初始化，但操作越過了內存的邊界。
例如在使用數組時經常發生下標“多 1”或者“少 1”的操作。特別是在 for 循環語句中，循環次數很容易搞錯，導致數組操作越界。
4.忘記了釋放內存，造成內存泄露。
含有這種錯誤的函數每被調用一次就丟失一塊內存。剛開始時系統的內存充足，你看不到錯誤。終有一次程序突然死掉，系統出現提示：內存耗盡。
動態內存的申請與釋放必須配對，程序中 malloc 與 free 的使用次數一定要相同， 否則肯定有錯誤。
5.釋放了內存卻繼續使用它。有三種情況：
（1）程序中的對象調用關係過於複雜，實在難以搞清楚某個對象究竟是否已經釋放了內存，此時應該重新設計數據結構，從根本上解決對象管理的混亂局面。
（2）函數的 return 語句寫錯了，注意不要返回指向“棧內存”的“指針”或者“引用”，因爲該內存在函數體結束時被自動銷燬。
（3）使用 free 釋放了內存後，沒有將指針設置爲 NULL。導致產生“野指針”。
注意：
a.用 ma ll oc 或 new 申請內存之後，應該立即檢查指針值是否爲 NULL。防止使用指針值爲 NULL 的內存。
b.不要忘記爲數組和動態內存賦初值。防止將未被初始化的內存作爲右值使用。
c.避免數組或指針的下標越界，特別要當心發生“多 1”或者“少 1”操作。
d.動態內存的申請與釋放必須配對，防止內存泄漏。
e.用 free 或 delete 釋放了內存之後，立即將指針設置爲 NULL，防止產生“野指針”。
3.指針與數組的對比
指針和數組在不少地方可以相互替換着用，讓人產生一種錯覺，以爲兩者是等價的。數組要麼在靜態存儲區被創建（如全局數組），要麼在棧上被創建。數組名對應着（而不是指向）一塊內存，其地址與容量在生命期內保持不變，只有數組的內容可以改變。指針可以隨時指向任意類型的內存塊，它的特徵是“可變”，所以我們常用指針來操作動態內存。指針遠比數組靈活，但也更危險。
修改內容
char a [] = “hello ” ;
a [ 0 ] = ‘X’ ;
char * p = “world” ; / / 注意 p 指向常量字符串
p [ 0 ] = ‘X’ ; //編譯器不能發現該錯誤
字符數組 a 的容量是 6 個字符，其內容爲 hello\0。a 的內容可以改變，如 a[0]= ‘X’。指針 p 指向常量字符串“world”（位於靜態存儲區，內容爲 world\0），常量字符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符串的內容而導致運行錯誤。
內容複製與比較
不能對數組名進行直接複製與比較。下例中，若想把數組 a 的內容複製給數組 b，不能用語句 b = a ，否則將產生編譯錯誤。應該用標準庫函數 strcpy 進行復制。同理，比較 b 和 a 的內容是否相同，不能用 i f ( b==a) 來判斷，應該用標準庫函數 s t rcmp 進行比較。
語句 p = a 並不能把 a 的內容複製指針 p，而是把 a 的地址賦給了 p。要想複製 a 的內容，可以先用庫函數 ma ll oc 爲 p 申請一塊容量爲 s t r l en( a)+1 個字符的內存，再用 s t rcpy 進行字符串複製。同理，語句 i f ( p==a) 比較的不是內容而是地址，應該用庫函數 s t rcmp 來比較。
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// 數組… char a [] = " hello" ; char b [ 10 ]; strcpy( b , a) ;/ / 不能用b = a ; if ( strcmp( b , a) == 0 )// 不能用i f ( b == a) … |
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// 指針… int len = strlen(a) ; char * p = ( char * ) malloc( sizeof ( char) * ( len+1 )) ; strcpy( p, a) ;// 不要用 p = a ; i f ( strcmp( p, a) == 0 )// 不 要 用 if ( p == a) … |
4.指針參數是如何傳遞內存的
如果函數的參數是一個指針，不要指望用該指針去申請動態內存。下面的程序中Tes t 函數的語句 Get Memory( str , 200 )並沒有使 str 獲得期望的內存，st r 依舊是 NULL
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void Get Memory( char *p , int num) { p = ( char * ) malloc( sizeof ( char) * num) ; } |
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void Test ( void) { char * str = NULL ; Get Memory( str , 100 ) ;// s t r 仍然爲 NULL strcpy( str , " hello" ) ;// 運行錯誤 } |
毛病出在函數 Get Memory 中。編譯器總是要爲函數的每個參數製作臨時副本，指針參數 p 的副本是 _p，編譯器使 _p = p。如果函數體內的程序修改了_p 的內容，就導致參數 p 的內容作相應的修改。這就是指針可以用作輸出參數的原因。在本例中，_p 申請了新的內存，只是把_p 所指的內存地址改變了，但是 p 絲毫未變。所以函數 Get Memory 並不能輸出任何東西。事實上，每執行一次 Get Memory 就會泄露一塊內存，因爲沒有用 free 釋放內存。
5.野指針
“野指針”不是 NULL 指針，是指向“垃圾”內存的指針。人們一般不會錯用 NULL
指針，因爲用 if 語句很容易判斷。但是“野指針”是很危險的，if 語句對它不起作用。
“野指針”的成因主要有兩種：
（1）指針變量沒有被初始化。任何指針變量剛被創建時不會自動成爲 NULL 指針，它的缺省值是隨機的，它會亂指一氣。所以，指針變量在創建的同時應當被初始化，要麼將指針設置爲 NULL，要麼讓它指向合法的內存。例如
char * p = NULL ;
char * s t r = ( char * ) malloc( 100 ) ;
（2）指針 p 被 free 或者 delete 之後，沒有置爲 NULL，讓人誤以爲 p 是個合法的指針。
6.malloc/free 的使用
函數 malloc 的原型如下：
void * malloc( size_t size) ;
用 malloc 申請一塊長度爲 l eng t h 的整數類型的內存，程序如下：
Int * p = ( int * ) malloc( sizeof ( int ) * length) ;
我們應當把注意力集中在兩個要素上：“類型轉換”和“s i zeof ”。
malloc 返回值的類型是 void *，所以在調用 malloc 時要顯式地進行類型轉換，將
void * 轉換成所需要的指針類型。
malloc 函數本身並不識別要申請的內存是什麼類型，它只關心內存的總字節數。
函數 free 的原型如下：
void free( void * memblock ) ;
指針 p 的類型以及它所指的內存的容量事先都是知道的，語句 f ree( p) 能正確地釋放內存。如果 p 是 NULL 指針， 那麼 f ree 對 p 無論操作多少次都不會出問題。如果 p 不是 NULL 指針，那麼 f ree 對 p 連續操作兩次就會導致程序運行錯誤。