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    隨筆-144  評(píng)論-80  文章-1  trackbacks-0

    2004年 11月23日
    17 : 07 內(nèi)存管理

    節(jié)選自《高質(zhì)量C++編程指南》中的《內(nèi)存管理》,并對(duì)其進(jìn)行簡單整理......


    內(nèi)存分配方式
    ---------------------------------------------------------------------------------------------

    內(nèi)存分配方式有三種:
    ---------------------------
    (1) 從靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)域分配。內(nèi)存在程序編譯的時(shí)候就已經(jīng)分配好,這塊內(nèi)存在程序的整個(gè)運(yùn)行期間都存在。 例如全局變量static變量。
    (2) 在棧上創(chuàng)建。在執(zhí)行函數(shù)時(shí),函數(shù)內(nèi)局部變量的存儲(chǔ)單元都可以在棧上創(chuàng)建,函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時(shí)這些存儲(chǔ) 單元自動(dòng)被釋放。棧內(nèi)存 分配運(yùn)算內(nèi)置于處理器的指令集中,效率很高,但是分配的內(nèi)存容量有限。
    (3) 從堆上分配,亦稱動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配。程序在運(yùn)行的時(shí)候用malloc或new申請(qǐng)任意多少的內(nèi)存,程序員自己負(fù)責(zé)在何時(shí)用free或delete釋放內(nèi)存。動(dòng)態(tài)內(nèi)存的生存期由我們決定,使用非常靈活,但問題也最多。

    常見的內(nèi)存錯(cuò)誤及其對(duì)策
    ------------------------------------------------------------------------------------------
     發(fā)生內(nèi)存錯(cuò)誤是件非常麻煩的事情。編譯器不能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)這些錯(cuò)誤,通常是在程序運(yùn)行時(shí)才能捕捉到。而這些錯(cuò)誤大多沒有明顯的癥狀,時(shí)隱時(shí)現(xiàn),增加了改錯(cuò)的難度。有時(shí)用戶怒氣沖沖地把你找來,程序卻沒有發(fā)生任何問題,你一走,錯(cuò)誤又發(fā)作了。

    常見的內(nèi)存錯(cuò)誤及其對(duì)策如下:

    1>內(nèi)存分配未成功,卻使用了它。
    ------------------------------------------
     編程新手常犯這種錯(cuò)誤,因?yàn)樗麄儧]有意識(shí)到內(nèi)存分配會(huì)不成功。常用解決辦法是,在使用內(nèi)存之前檢 指針是否為NULL。如果指針p是函數(shù)的參數(shù),那么在函數(shù)的入口處用assert(p!=NULL)進(jìn)行檢查。如果  是用malloc或new來申請(qǐng)內(nèi)存,應(yīng)該用if(p==NULL) 或if(p=NULL)進(jìn)行防錯(cuò)處理。

    2>內(nèi)存分配雖然成功,但是尚未初始化就引用它
    ------------------------------------------
     犯這種錯(cuò)誤主要有兩個(gè)起因:一是沒有初始化的觀念;二是誤以為內(nèi)存的缺省初值全為零,導(dǎo)致引用初 錯(cuò)誤(例如數(shù)組)。
    內(nèi)存的缺省初值究竟是什么并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),盡管有些時(shí)候?yàn)榱阒担覀儗幙尚牌錈o不可信其有。所 以無論用何種方式創(chuàng)建數(shù)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(nèi)存分配成功并且已經(jīng)初始化,但操作越過了內(nèi)存的邊界。
    ------------------------------------------
     例如在使用數(shù)組時(shí)經(jīng)常發(fā)生下標(biāo)"多1"或者"少1"的操作。特別是在for循環(huán)語句中,循環(huán)次數(shù)很容易搞錯(cuò),導(dǎo)致數(shù)組操作越界。

    4>忘記了釋放內(nèi)存,造成內(nèi)存泄露。
    ------------------------------------------
     含有這種錯(cuò)誤的函數(shù)每被調(diào)用一次就丟失一塊內(nèi)存。剛開始時(shí)系統(tǒng)的內(nèi)存充足,你看不到錯(cuò)誤。終有一次程序突然死掉,系統(tǒng)出現(xiàn)提示:內(nèi)存耗盡。動(dòng)態(tài)內(nèi)存的申請(qǐng)與釋放必須配對(duì),程序中malloc與free的使用次數(shù)一定要相同,否則肯定有錯(cuò)誤(new/delete同理)。

    5>釋放了內(nèi)存卻繼續(xù)使用它。
    ------------------------------------------
    有三種情況:
    (1)程序中的對(duì)象調(diào)用關(guān)系過于復(fù)雜,實(shí)在難以搞清楚某個(gè)對(duì)象究竟是否已經(jīng)釋放了內(nèi)存,此時(shí)應(yīng)該重新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),從根本上解決對(duì)象管理的混亂局面。
    (2)函數(shù)的return語句寫錯(cuò)了,注意不要返回指向"棧內(nèi)存"的"指針"或者"引用",因?yàn)樵搩?nèi)存在函數(shù)體結(jié)束時(shí)被自動(dòng)銷毀。
    (3)使用free或delete釋放了內(nèi)存后,沒有將指針設(shè)置為NULL。導(dǎo)致產(chǎn)生"野指針"。

    【規(guī)則1】用malloc或new申請(qǐng)內(nèi)存之后,應(yīng)該立即檢查指針值是否為NULL。防止使用指針值為NULL的內(nèi)存。
    【規(guī)則2】不要忘記為數(shù)組和動(dòng)態(tài)內(nèi)存賦初值。防止將未被初始化的內(nèi)存作為右值使用。
    【規(guī)則3】避免數(shù)組或指針的下標(biāo)越界,特別要當(dāng)心發(fā)生"多1"或者"少1"操作。
    【規(guī)則4】動(dòng)態(tài)內(nèi)存的申請(qǐng)與釋放必須配對(duì),防止內(nèi)存泄漏。
    【規(guī)則5】用free或delete釋放了內(nèi)存之后,立即將指針設(shè)置為NULL,防止產(chǎn)生"野指針"。

    ------------------------------------------------------------------------------------
    指針與數(shù)組的對(duì)比
    -----------------
     C++/C程序中,指針和數(shù)組在不少地方可以相互替換著用,讓人產(chǎn)生一種錯(cuò)覺,以為兩者是等價(jià)的。
        
    數(shù)組
    -------------
    數(shù)組要么在靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)被創(chuàng)建(如全局?jǐn)?shù)組),要么在棧上被創(chuàng)建。數(shù)組名對(duì)應(yīng)著(而不是指向)一塊內(nèi)存,其地址與容量在生命期內(nèi)保持不變,只有數(shù)組的內(nèi)容可以改變。

    指針
    --------------
    指針可以隨時(shí)指向任意類型的內(nèi)存塊,它的特征是"可變",所以我們常用指針來操作動(dòng)態(tài)內(nèi)存。指針遠(yuǎn)比數(shù)組靈活,但也更危險(xiǎn)。

    下面以字符串為例比較指針與數(shù)組的特性。

    1.修改內(nèi)容
    ------------------------------------------
     示例1中,字符數(shù)組a的容量是6個(gè)字符,其內(nèi)容為hello\0。a的內(nèi)容可以改變,如a[0]= 'X'。
    指針p指向常量字符串"world"(位于靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū),內(nèi)容為world\0),常量字符串的內(nèi)容是不可以被修改的。
    從語法上看,編譯器并不覺得語句p[0]= ‘X'有什么不妥,但是該語句企圖修改常量字符串的內(nèi)容而導(dǎo)致運(yùn)行錯(cuò)誤。
     

     示例7-3-1 修改數(shù)組和指針的內(nèi)容
       ------------------------------
       char a[] = "hello";
       a[0] = 'X';
       cout << a << endl;
       char *p = "world"; // 注意p指向常量字符串  
       p[0] = 'X';  // 編譯器不能發(fā)現(xiàn)該錯(cuò)誤cout << p << endl;
      

    2.內(nèi)容復(fù)制與比較
    ------------------------------------------
    數(shù)組復(fù)制
    --------
    不能對(duì)數(shù)組名進(jìn)行直接復(fù)制與比較。示例2中,若想把數(shù)組a的內(nèi)容復(fù)制給數(shù)組b,不能用語句 b = a ,否則將產(chǎn)生編譯錯(cuò)誤。應(yīng)該用標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)strcpy進(jìn)行復(fù)制。同理,比較b和a的內(nèi)容是否相同,不能用if(b==a) 來判斷,應(yīng)該用標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)strcmp進(jìn)行比較。

    指針復(fù)制
    --------
    語句p = a 并不能把a(bǔ)的內(nèi)容復(fù)制指針p,而是把a(bǔ)的地址賦給了p。要想復(fù)制a的內(nèi)容,可以先用庫函數(shù)malloc為p申請(qǐng)一塊容量為strlen(a)+1個(gè)字符的內(nèi)存,再用strcpy進(jìn)行字符串復(fù)制。同理,語句if(p==a) 比較的不是內(nèi)容而是地址,應(yīng)該用庫函數(shù)strcmp來比較。

      示例2 數(shù)組和指針的內(nèi)容復(fù)制與比較
      -----------------------------------
            // 數(shù)組...
      char a[] = "hello";
      char b[10];
      strcpy(b, a); //不能用b = a;
      if(strcmp(b, a) == 0) // 不能用  if (b == a)...
      // 指針...
      int len = strlen(a);
      char *p = (char *)malloc(sizeof(char)*(len+1));  
      strcpy(p,a); // 不要用 p = a;
      if(strcmp(p, a) == 0) // 不要用 if (p == a)...

     

    3 計(jì)算內(nèi)存容量
    ------------------------------------------
    數(shù)組
    ----
    用運(yùn)算符sizeof可以計(jì)算出數(shù)組的容量(字節(jié)數(shù))。
    示例3中,sizeof(a)的值是12(注意別忘了'\0')。

    指針
    ----
    指針p指向a,但是sizeof(p)的值卻是4。這是因?yàn)閟izeof(p)得到的是一個(gè)指針變量的字節(jié)數(shù),
    相當(dāng)于sizeof(char*),而不是p所指的內(nèi)存容量。

    C++/C語言沒有辦法知道指針?biāo)傅膬?nèi)存容量,除非在申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)記住它。

    注意
    ----
    當(dāng)數(shù)組作為函數(shù)的參數(shù)進(jìn)行傳遞時(shí),該數(shù)組自動(dòng)退化為同類型的指針。
    示例3中,不論數(shù)組a的容量是多少,sizeof(a)始終等于sizeof(char *)。
          
           示例3 計(jì)算數(shù)組和指針的內(nèi)存容量
     -----------------------------
            char a[] = "hello world";
     char *p  = a; cout<< sizeof(a) << endl;// 12字節(jié)
     cout<< sizeof(p) << endl;// 4字節(jié)

     示例3(b) 數(shù)組退化為指針
     -----------------------------
     void Func(char a[100])
     {
      cout<< sizeof(a) << endl;// 4字節(jié)而不是100字節(jié)
       }

    4指針參數(shù)是如何傳遞內(nèi)存的?
    ------------------------------------------
    如果函數(shù)的參數(shù)是一個(gè)指針,不要指望用該指針去申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存。
    示例4-1中,Test函數(shù)的語句GetMemory(str, 200)并沒有使str獲得期望的內(nèi)存,str依舊是NULL,為什么?

     示例4-1 試圖用指針參數(shù)申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存
     ----------------------------------
     void GetMemory(char *p, int num)
     {
      p = (char *)malloc(sizeof(char) * num);
     }
     void Test(void)
     {
      char *str = NULL;
      GetMemory(str, 100);// str 仍然為 NULL
      strcpy(str, "hello"); // 運(yùn)行錯(cuò)誤
     }

    毛病出在函數(shù)GetMemory中。編譯器總是要為函數(shù)的每個(gè)參數(shù)制作臨時(shí)副本,
    指針參數(shù)p的副本是 _p,編譯器使 _p = p。如果函數(shù)體內(nèi)的程序修改了_p的內(nèi)容,
    就導(dǎo)致參數(shù)p的內(nèi)容作相應(yīng)的修改。這就是指針可以用作輸出參數(shù)的原因。
    在本例中,_p申請(qǐng)了新的內(nèi)存,只是把_p所指的內(nèi)存地址改變了,但是p絲毫未變。
    所以函數(shù)GetMemory并不能輸出任何東西。
    事實(shí)上,每執(zhí)行一次GetMemory就會(huì)泄露一塊內(nèi)存,因?yàn)闆]有用free釋放內(nèi)存。

    如果非得要用指針參數(shù)去申請(qǐng)內(nèi)存,那么應(yīng)該改用"指向指針的指針",見示例4-2。

     示例4-2用指向指針的指針申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存
     ------------------------------------
     void GetMemory2(char **p, int num)
     {
      *p = (char *)malloc(sizeof(char) * num);
     }
     void Test2(void)
     {
      char *str = NULL;
      GetMemory2(&str, 100); // 注意參數(shù)是 &str,而不是str
      strcpy(str, "hello");
      cout<< str << endl;
      free(str);
     }


    由于"指向指針的指針"這個(gè)概念不容易理解,我們可以用函數(shù)返回值來傳遞動(dòng)態(tài)內(nèi)存。
    這種方法更加簡單,見示例4-3。

     示例4-3 用函數(shù)返回值來傳遞動(dòng)態(tài)內(nèi)存
     -----------------------------------
     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);
     }


    用函數(shù)返回值來傳遞動(dòng)態(tài)內(nèi)存這種方法雖然好用,但是常常有人把return語句用錯(cuò)了。這里強(qiáng)調(diào)不要用return語句返回指向"棧內(nèi)存"的指針,因?yàn)樵搩?nèi)存在函數(shù)結(jié)束時(shí)自動(dòng)消亡,見示例4-4。

     示例4-4 return語句返回指向"棧內(nèi)存"的指針
     --------------------------------------------
     char *GetString(void)
     {
      char p[] = "hello world";
      return p;// 編譯器將提出警告
     }
     void Test4(void)
     {
      char *str = NULL;str = GetString();// str 的內(nèi)容是垃圾
      cout<< str << endl;
     }


    用調(diào)試器逐步跟蹤Test4,發(fā)現(xiàn)執(zhí)行str = GetString語句后str不再是NULL指針,
    但是str的內(nèi)容不是"hello world"而是垃圾。

    如果把示例4-4改寫成示例4-5,會(huì)怎么樣?

     示例4-5 return語句返回常量字符串
     -----------------------------------
     char *GetString2(void)
     {
      char *p = "hello world";
      return p;
     }
     void Test5(void)
     {
      char *str = NULL;
      str = GetString2();
      cout<< str << endl;
     }


    函數(shù)Test5運(yùn)行雖然不會(huì)出錯(cuò),但是函數(shù)GetString2的設(shè)計(jì)概念卻是錯(cuò)誤的。
    因?yàn)镚etString2內(nèi)的"hello world"是常量字符串,位于靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū),它在程序生命期內(nèi)恒定不變。
    無論什么時(shí)候調(diào)用GetString2,它返回的始終是同一個(gè)"只讀"的內(nèi)存塊。

    5 free和delete把指針怎么啦?
    ------------------------------------------
    別看free和delete的名字惡狠狠的(尤其是delete),
    它們只是把指針?biāo)傅膬?nèi)存給釋放掉,但并沒有把指針本身干掉。
    用調(diào)試器跟蹤示例5,發(fā)現(xiàn)指針p被free以后其地址仍然不變(非NULL),
    只是該地址對(duì)應(yīng)的內(nèi)存是垃圾,p成了"野指針"。
    如果此時(shí)不把p設(shè)置為NULL,會(huì)讓人誤以為p是個(gè)合法的指針。
    如果程序比較長,我們有時(shí)記不住p所指的內(nèi)存是否已經(jīng)被釋放,
    在繼續(xù)使用p之前,通常會(huì)用語句if (p !=NULL)進(jìn)行防錯(cuò)處理。
    很遺憾,此時(shí)if語句起不到防錯(cuò)作用,因?yàn)榧幢鉷不是NULL指針,
    它也不指向合法的內(nèi)存塊。

     示例5  p成為野指針
     --------------------
     char *p = (char *) malloc(100);
     strcpy(p, "hello");
     free(p);        // p 所指的內(nèi)存被釋放,但是p所指的地址仍然不變 ...
     if(p != NULL) // 沒有起到防錯(cuò)作用
     {      strcpy(p, "world"); // 出錯(cuò)
     }

    6 動(dòng)態(tài)內(nèi)存會(huì)被自動(dòng)釋放嗎?
    ------------------------------------------
    函數(shù)體內(nèi)的局部變量在函數(shù)結(jié)束時(shí)自動(dòng)消亡。很多人誤以為示例6是正確的。
    理由是p是局部的指針變量,它消亡的時(shí)候會(huì)讓它所指的動(dòng)態(tài)內(nèi)存一起完蛋。這是錯(cuò)覺!

     示例7-6 試圖讓動(dòng)態(tài)內(nèi)存自動(dòng)釋放
     ------------------------------
     void Func(void)
     {
      char *p = (char *) malloc(100); // 動(dòng)態(tài)內(nèi)存會(huì)自動(dòng)釋放嗎?
     }


     我們發(fā)現(xiàn)指針有一些"似是而非"的特征:
     ------------------------------------
    (1)指針消亡了,并不表示它所指的內(nèi)存會(huì)被自動(dòng)釋放。
    (2)內(nèi)存被釋放了,并不表示指針會(huì)消亡或者成了NULL指針。
         這表明釋放內(nèi)存并不是一件可以草率對(duì)待的事。也許有人不服氣,
         一定要找出可以草率行事的理由:
         如果程序終止了運(yùn)行,一切指針都會(huì)消亡,動(dòng)態(tài)內(nèi)存會(huì)被操作系統(tǒng)回收。
         既然如此,在程序臨終前,就可以不必釋放內(nèi)存、不必將指針設(shè)置為NULL了。
         終于可以偷懶而不會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤了吧?
     想得美。如果別人把那段程序取出來用到其它地方怎么辦?

    7 杜絕"野指針"
    ------------------------------------------
    "野指針"不是NULL指針,是指向"垃圾"內(nèi)存的指針。
    人們一般不會(huì)錯(cuò)用NULL指針,因?yàn)橛胕f語句很容易判斷。
    但是"野指針"是很危險(xiǎn)的,if語句對(duì)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(chuàng)建時(shí)不會(huì)自動(dòng)成為NULL指針,
    它的缺省值是隨機(jī)的,它會(huì)亂指一氣。所以,指針變量在創(chuàng)建的同時(shí)應(yīng)當(dāng)被初始化,
    要么將指針設(shè)置為NULL,要么讓它指向合法的內(nèi)存。例如
     char *p = NULL;
     char *str = (char *) malloc(100);

    (2)指針p被free或者delete之后,沒有置為NULL,讓人誤以為p是個(gè)合法的指針。參見7.5節(jié)。

    (3)指針操作超越了變量的作用范圍。這種情況讓人防不勝防,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"野指針"
     }

    函數(shù)Test在執(zhí)行語句p->Func()時(shí),對(duì)象a已經(jīng)消失,而p是指向a的,所以p就成了"野指針"。
    但奇怪的是我運(yùn)行這個(gè)程序時(shí)居然沒有出錯(cuò),這可能與編譯器有關(guān)。

    8 有了malloc/free為什么還要new/delete ?
    ------------------------------------------
    malloc與free是C++/C語言的標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù),new/delete是C++的運(yùn)算符。
    它們都可用于申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存和釋放內(nèi)存。

    對(duì)于非內(nèi)部數(shù)據(jù)類型的對(duì)象而言,光用maloc/free無法滿足動(dòng)態(tài)對(duì)象的要求。
    對(duì)象在創(chuàng)建的同時(shí)要自動(dòng)執(zhí)行構(gòu)造函數(shù),對(duì)象在消亡之前要自動(dòng)執(zhí)行析構(gòu)函數(shù)。
    由于malloc/free是庫函數(shù)而不是運(yùn)算符,不在編譯器控制權(quán)限之內(nèi),
    不能夠把執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的任務(wù)強(qiáng)加于malloc/free。
     
    因此C++語言需要一個(gè)能完成動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配和初始化工作的運(yùn)算符new,以及一個(gè)能完成清理與釋放內(nèi)存工作的運(yùn)

    算符delete。注意new/delete不是庫函數(shù)。
    我們先看一看malloc/free和new/delete如何實(shí)現(xiàn)對(duì)象的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理,見示例8。

     示例8 用malloc/free和new/delete如何實(shí)現(xiàn)對(duì)象的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理
     -------------------------------------------------------------
     class Obj
     {
     public :
      Obj(void){ cout << "Initialization" << endl; }
      ~Obj(void){cout << "Destroy" << endl; }
      void Initialize(void){ cout << "Initialization" << endl; }
      void    Destroy(void){ cout << "Destroy" << endl; }
     };
     void UseMallocFree(void)
     {
      Obj  *a = (obj *)malloc(sizeof(obj)); // 申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存
      a->Initialize(); // 初始化
      a->Destroy(); // 清除工作
      free(a);// 釋放內(nèi)存
     }
     void UseNewDelete(void)
     {
      Obj  *a = new Obj;// 申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存并且初始化
      delete a;// 清除并且釋放內(nèi)存
     }

    類Obj的函數(shù)Initialize模擬了構(gòu)造函數(shù)的功能,函數(shù)Destroy模擬了析構(gòu)函數(shù)的功能。
    函數(shù)UseMallocFree中,由于malloc/free不能執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù),
    必須調(diào)用成員函數(shù)Initialize和Destroy來完成初始化與清除工作。
    函數(shù)UseNewDelete則簡單得多。

    所以我們不要企圖用malloc/free來完成動(dòng)態(tài)對(duì)象的內(nèi)存管理,應(yīng)該用new/delete。
    由于內(nèi)部數(shù)據(jù)類型的"對(duì)象"沒有構(gòu)造與析構(gòu)的過程,對(duì)它們而言malloc/free和new/delete是等價(jià)的。
     
    既然new/delete的功能完全覆蓋了malloc/free,為什么C++不把malloc/free淘汰出局呢?
    這是因?yàn)镃++程序經(jīng)常要調(diào)用C函數(shù),而C程序只能用malloc/free管理動(dòng)態(tài)內(nèi)存。

    如果用free釋放"new創(chuàng)建的動(dòng)態(tài)對(duì)象",那么該對(duì)象因無法執(zhí)行析構(gòu)函數(shù)而可能導(dǎo)致程序出錯(cuò)。
    如果用delete釋放"malloc申請(qǐng)的動(dòng)態(tài)內(nèi)存",理論上講程序不會(huì)出錯(cuò),但是該程序的可讀性很差。
    所以new/delete必須配對(duì)使用,malloc/free也一樣。

    9 內(nèi)存耗盡怎么辦?
    ------------------------------------------
    如果在申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存時(shí)找不到足夠大的內(nèi)存塊malloc和new將返回NULL指針,宣告內(nèi)存申請(qǐng)失敗。
    通常有三種方式處理"內(nèi)存耗盡"問題。

    (1)判斷指針是否為NULL,如果是則馬上用return語句終止本函數(shù)。例如:
     void Func(void)
     {
      A  *a = new A;
      if(a == NULL)
      {
       return;
      }
     ...
     }

    (2)判斷指針是否為NULL,如果是則馬上用exit(1)終止整個(gè)程序的運(yùn)行。例如:
     void Func(void)
     {
      A  *a = new A;
      if(a == NULL)
      {
       cout << "Memory Exhausted" << endl;
       exit(1);
      }
      ...
     }

    (3)為new和malloc設(shè)置異常處理函數(shù)。

    例如Visual C++可以用_set_new_hander函數(shù)為new設(shè)置用戶自己定義的異常處理函數(shù),
    也可以讓malloc享用與new相同的異常處理函數(shù)。詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參考C++使用手冊(cè)。

    上述(1)(2)方式使用最普遍。如果一個(gè)函數(shù)內(nèi)有多處需要申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存,
    那么方式(1)就顯得力不從心(釋放內(nèi)存很麻煩),應(yīng)該用方式(2)來處理。

    很多人不忍心用exit(1),問:"不編寫出錯(cuò)處理程序,讓操作系統(tǒng)自己解決行不行?"
    不行。如果發(fā)生"內(nèi)存耗盡"這樣的事情,一般說來應(yīng)用程序已經(jīng)無藥可救。
    如果不用exit(1) 把壞程序殺死,它可能會(huì)害死操作系統(tǒng)。
    道理如同:如果不把歹徒擊斃,歹徒在老死之前會(huì)犯下更多的罪。

    有一個(gè)很重要的現(xiàn)象要告訴大家。對(duì)于32位以上的應(yīng)用程序而言
    ,無論怎樣使用malloc與new,幾乎不可能導(dǎo)致"內(nèi)存耗盡"。
    我在Windows 98下用Visual C++編寫了測(cè)試程序,見示例9。
    這個(gè)程序會(huì)無休止地運(yùn)行下去,根本不會(huì)終止。
    因?yàn)?2位操作系統(tǒng)支持"虛存",內(nèi)存用完了,自動(dòng)用硬盤空間頂替。
    我只聽到硬盤嘎吱嘎吱地響,Window 98已經(jīng)累得對(duì)鍵盤、鼠標(biāo)毫無反應(yīng)。

    我可以得出這么一個(gè)結(jié)論:對(duì)于32位以上的應(yīng)用程序,"內(nèi)存耗盡"錯(cuò)誤處理程序毫無用處。這下可把Unix和Windows程序員們樂壞了:反正錯(cuò)誤處理程序不起作用,我就不寫了,省了很多麻煩。

    我不想誤導(dǎo)讀者,必須強(qiáng)調(diào):不加錯(cuò)誤處理將導(dǎo)致程序的質(zhì)量很差,千萬不可因小失大。

      示例9試圖耗盡操作系統(tǒng)的內(nèi)存
      void main(void)
      {
       float *p = NULL;
       while(TRUE)
       { 
        p = new float[1000000]; 
        cout << "eat memory" << endl; 
        if(p==NULL) exit(1);
       }
      }

    10 malloc/free 的使用要點(diǎn)
    ------------------------------------------
     函數(shù)malloc的原型如下:
      void * malloc(size_t size);
     用malloc申請(qǐng)一塊長度為length的整數(shù)類型的內(nèi)存,程序如下:
      int  *p = (int *) malloc(sizeof(int) * length);
    我們應(yīng)當(dāng)把注意力集中在兩個(gè)要素上:"類型轉(zhuǎn)換"和"sizeof"。
     malloc返回值的類型是void *,所以在調(diào)用malloc時(shí)要顯式地進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換,
    將void * 轉(zhuǎn)換成所需要的指針類型。
     malloc函數(shù)本身并不識(shí)別要申請(qǐng)的內(nèi)存是什么類型,它只關(guān)心內(nèi)存的總字節(jié)數(shù)。
    我們通常記不住int,float等數(shù)據(jù)類型的變量的確切字節(jié)數(shù)。例如int變量在16位系統(tǒng)下是2個(gè)字節(jié)
    ,在32位下是4個(gè)字節(jié);而float變量在16位系統(tǒng)下是4個(gè)字節(jié),在32位下也是4個(gè)字節(jié)。

    最好用以下程序作一次測(cè)試:
    cout << sizeof(char) << endl;
    cout << sizeof(int) << endl;
    cout << sizeof(unsigned int) << endl;
    cout << sizeof(long) << endl;
    cout << sizeof(unsigned long) << endl;
    cout << sizeof(float) << endl;
    cout << sizeof(double) << endl;
    cout << sizeof(void *) << endl;
     
    在malloc的"()"中使用sizeof運(yùn)算符是良好的風(fēng)格,但要當(dāng)心有時(shí)我們會(huì)昏了頭,寫出 p = malloc(sizeof(p))這樣的程序來。

     函數(shù)free的原型如下:

    void free( void * memblock );
     
    為什么free函數(shù)不象malloc函數(shù)那樣復(fù)雜呢?這是因?yàn)橹羔榩的類型以及它所指的內(nèi)存的容量事先都是知道的,語句free(p)能正確地釋放內(nèi)存。如果p是NULL指針,那么free對(duì)p無論操作多少次都不會(huì)出問題。
    如果p不是NULL指針,那么free對(duì)p連續(xù)操作兩次就會(huì)導(dǎo)致程序運(yùn)行錯(cuò)誤。

    11 new/delete 的使用要點(diǎn)
    ------------------------------------------
     
    運(yùn)算符new使用起來要比函數(shù)malloc簡單得多,例如:
    int  *p1 = (int *)malloc(sizeof(int) * length);
    int  *p2 = new int[length];
    這是因?yàn)閚ew內(nèi)置了sizeof、類型轉(zhuǎn)換和類型安全檢查功能。對(duì)于非內(nèi)部數(shù)據(jù)類型的對(duì)象而言,
    new在創(chuàng)建動(dòng)態(tài)對(duì)象的同時(shí)完成了初始化工作。
    如果對(duì)象有多個(gè)構(gòu)造函數(shù),那么new的語句也可以有多種形式。
    例如
    class Obj
    {
    public :
     Obj(void);  // 無參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)
     Obj(int x);  // 帶一個(gè)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)
    ...
    }
    void Test(void)
    {
     Obj  *a = new Obj;
     Obj  *b = new Obj(1); // 初值為1
     ...
     delete a;
     delete b;
    }
    如果用new創(chuàng)建對(duì)象數(shù)組,那么只能使用對(duì)象的無參數(shù)構(gòu)造函數(shù)。例如
     Obj  *objects = new Obj[100]; // 創(chuàng)建100個(gè)動(dòng)態(tài)對(duì)象
    不能寫成
     Obj  *objects = new Obj[100](1);// 創(chuàng)建100個(gè)動(dòng)態(tài)對(duì)象的同時(shí)賦初值1
    在用delete釋放對(duì)象數(shù)組時(shí),留意不要丟了符號(hào)‘[]'。例如
     delete []objects; // 正確的用法
    delete objects; // 錯(cuò)誤的用法
    后者相當(dāng)于delete objects[0],漏掉了另外99個(gè)對(duì)象。

    12 一些心得體會(huì)
    ------------------------------------------
    (1)越是怕指針,就越要使用指針。不會(huì)正確使用指針,肯定算不上是合格的程序員。
    (2)必須養(yǎng)成"使用調(diào)試器逐步跟蹤程序"的習(xí)慣,只有這樣才能發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)。

    最后,說一句:"呵呵,有點(diǎn)長,不知道大家有沒有時(shí)間把它看完?"


     

    posted on 2005-07-11 13:20 小力力力 閱讀(458) 評(píng)論(0)  編輯  收藏 所屬分類: C/C++
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