【乾貨】C++初學指針,避坑指南!

序言

C++中的指針讓程序員有了更多的靈活性,但它同時也是一把雙刃劍,如果用的不好,則會讓你的程序出現各種各樣的問題,有人說,C++程序員有一半的工作量是花在處理由指針引起的bug上,可想而知,指針中包含的陷阱是多麼可怕。既然如此,我們在編寫代碼的時候就應該把好關。

要想在編寫代碼的時候儘可能避免指針帶來的問題,就需要知道不恰當的使用指針到底會引發哪些問題, 又該如何去避免它?下面一起來總結在使用指針時容易遇到的問題。

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1.避免內存泄露

程序在運行的時候需要內存,同時我們也知道內存是有限的,是計算機特別寶貴的資源,對於使用完的內存,應當及時的歸還給操作系統。

在C++中,如果是棧上的內存(比如說函數中的局部非靜態變量),在使用完之後,操作系統會幫我們自動回收;但是如果是通過動態分配得到的堆上的內存,需要我們手動釋放。

如果我們在程序中忘了釋放這些動態內存,而程序又是會持續運行的服務進程,會導致內存佔用越來越高,輕者致殘影響系統性能,重者致命導致進程崩潰。

總之一句話,不再用到的內存沒有釋放,就叫做內存泄露,內存泄露的問題很嚴重。

讓我們看幾個內存泄露的案例:

在C++中,**通過動態內存分配函數或者new運算符分配的動態內存在使用完之後需要手動釋放。**否則會造成內存泄露。

建議:代碼編寫時注意malloc/free, new/delete成對使用

即使在malloc/new後顯示調用了free/delete釋放內存,但是由於異常可能會導致釋放內存的free/delete語句得不到執行,也會發生內存泄露,下面的例子就是這種情況。

從運行結果來看,類的析構函數沒有被執行,可推知delete語句並沒有得到執行。

有人會說,這還不簡單,直接在catch語句的cout << “Something has gone wrong” << endl;下面之後加個delete t不就行了?

沒錯,這只是個幾十行代碼的測試程序,你可能一下就看出問題了,但是如果你面對的是一個龐大的工程時候,我想你內心一定是好崩潰的。還有更好的辦法來解決這種問題,就是智能指針。

建議:C++代碼代碼中多注意使用智能指針

2.不要使用野指針

野指針也叫懸掛指針,是指向“垃圾”內存的指針,使用“野指針”會讓程序出現不確定的行爲。

注意,野指針不是NULL指針, 它比NULL指針更容易犯錯,因爲它不能通過形如 if (NULL == p)的判斷語句來預防,只能我們自己在寫代碼時多注意。

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,事實上free或delete只是把指針所指的內存給釋放掉,但是指針的值還是這塊內存的地址,只不過這塊內存已經被回收了不能被該進程再使用,下面的例子就是一個典型的使用野指針的案例。


建議:free或delete之後將相應的指針設置爲NULL

在創建指針變量p時忘了初始化,p的值是個隨機的垃圾值,此時讀寫該指針都是危險的,程序會產生不確定的行爲

建議:定義指針變量的時候儘量初始化,哪怕初始化爲NULL也好

C++中,局部變量是存放在棧中的,它的特點是隨函數調用時創建隨函數結束時銷燬,因此在程序中將局部變量的地址返回後賦值給一個指針,這個指針指向的是一個已經被回收的內存,這也是一種野指針。

看看下面的例子,原本是想將fun函數中的變量i的地址返回給p,用p訪問這個變量,這個打印出*p是32767,並不是變量i的值8。像這種bug,一旦在大的項目中出現是很難定位的。

建議:不要在函數中返回局部變量的地址,如果代碼的邏輯非要是一個局部變量的地址,那麼該局部變量一定要申明爲static類型,因爲static變量的生存期是整個程序運行期間

3.不要使用NULL指針

大家都知道,在程序中不能使用NULL指針,但是如果不注意,程序中還是有可能在你的意料之外就使用到NULL指針,下面看兩個比較容易出問題的例子。

動態內存分配函數分配內存的時,有可能會分配失敗,此時返回NULL

從程序運行結果來看,malloc分配失敗返回NULL賦給p,再通過p訪問其所指向的0地址內存內容時,出現"Segmentation fault"錯誤。

建議:在使用內存分配函數分配內存的時候,應該用i f(p==NULL) 或if(p!=NULL)進行防錯處理。

此外,在含有指針參數的函數,也是有可能會誤用到NULL指針,當調用該函數時傳遞的指針是個空指針,如果沒有if(p!=NULL) 的判斷條件,那麼在後面使用指針的時候麻煩就大了,下面的例子就是這種情況。

建議:對於含有指針參數的函數,也應當在函數入口處用if(p==NULL) 或if(p!=NULL)進行防錯處理。

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