论C/C++函数间动态内存的传递-c语言动态内存分配

当你涉及到C/C++的核心编程的时候,你会无止境地与内存管理打交道.这些往往会使人受尽折磨.所以如果你想深入C/C++编程,你必须静下心来,好好苦一番.

现在我们将讨论C/C++里我认为哪一本书都没有完全说清楚,也是涉及概念细节最多,语言中最难的技术之一的动态内存的传递.并且在软件开发中很多专业人员并不能写出相关的合格的代码.

一、引入

看下面的例子,这是我们在编写库函数或者项目内的共同函数经常希望的.

void MyFunc(char *pReturn, size_t size)  
{  
………   
pReturn = (char *)malloc(sizeof(char) * num);  
………  
}

我们可以很明显地看出代码作者的意图,他想在函数调用处声明一个指针　char *pMyReturn=NULL;然后调用MyFunc处理并返回一段长度为size的一段动态内存.

那么作者能达到预期的效果吗？

那么我可以告诉作者,他的程序在编译期很幸运地通过了,可是在运行期他的程序崩溃终止.原因何在,是他触犯了系统不可侵犯的条款:错误地操作内存.

二、内存操作及问题相关知识点

为了能彻底解决动态内存传递的问题,我们先回顾一下内存管理的知识要点.

（1）内存分配方式有三种：

从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量，static变量。
在栈上创建。在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。
从堆上分配，亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。动态内存的生存期由我们决定，使用非常灵活。

（2）指针的操作流程

申请并初始化或设置为空：

int *pInt=NULL;

开辟空间或者使其指向对象:

pInt=new Int(3);  
或者  
int i=3;pint=&i;

用指针(更确切地说是操作内存,在使用之前加if(pint!=NULL)或者assert(pInt!=NULL)后再使用,以防内存申请失败的情况下使用指针):

if(p!=NULL) {use pint};

释放使用完的内存.

free(pInt);

置指针为空

pInt=NULL;(避免野指针的出现)

(3) 在函数的参数传递中,编译器总是要为函数的每个参数制作临时副本，如果参数为p的话,那么编译器会产生p的副本_p,使_p=p; 如果函数体内的程序修改了_p的内容，就导致参数p的内容作相应的修改。这就是指针可以用作输出参数的原因.

三、问题分析

根据上面的规则我们可以很容易分析例子中失败的原因.

void MyFunc(char *pReturn, size_t size)  
{  
………   
pReturn = (char *)malloc(sizeof(char) * num);  
………  
}  
void main(void){  
char *pMyReturn=NULL;  
MyFunc(pMyReturn,10);  
}

在MyFunc(char *pReturn, size_t size)中_pMyReturn真实地申请到了内存, _pMyReturn申请了新的内存，只是把_pMyReturn 所指的内存地址改变了，但是pMyReturn丝毫未变。所以函数MyFunc并不能输出任何东西。事实上，每执行一次MyFunc就会泄露一块内存，因为没有用free释放内存。

四、问题解决方案

函数间传递动态数据我们可以有三种解决方法.

方法一.如果我们是用C++编程,我们可以很方便地利用引用这个技术.我也极力推荐你用引用,因为它会使你少犯一些错误.以下是一个例子.

void MyFunc(char* &pReturn,size_t size){  
pReturn=(char*)malloc(size);  
memset(pReturn,0x00,size);  
if(size>=13)  
strcpy(pReturn,"Hello World!");  
}  
 
void main(){  
char *pMyReturn=NULL;  
MyFunc(pMyReturn,15);  
if(pMyReturn!=NULL)  
{  
char *pTemp=pMyReturn;  
while(*pTemp!=''\0'')  
cout<<*pTemp++;  
pTemp=NULL;  
strcpy(pMyReturn,"AAAAAAAA");  
free(pMyReturn);  
pMyReturn=NULL;  
}  
}

方法二.利用二级指针

void MyFunc (char ** pReturn, size_t size)  
{  
* pReturn = (char *)malloc(size);  
}  
void main(void)  
{  
char * pMyReturn = NULL;  
MyFunc (&pMyReturn, 100);// 注意参数是 & pMyReturn  
if(pMyReturn!=NULL){  
strcpy(pMyReturn, "hello");  
cout<< pMyReturn << endl;  
free(pMyReturn);   
pMyReturn=NULL;  
}}

为什么二级指针就可以了.原因通过函数传递规则可以很容易地分析出来.我们将& pMyReturn传递了进去,就是将双重指针的内容传递到了函数中.函数过程利用改变指针的内容,这样pMyReturn很明显指向了开辟的内存 .

方法三. 用函数返回值来传递动态内存

char * MyFunc (void)  
{  
char *p =new char[20];  
memset(p,0x00,sizeof(p));  
return p;  
}  
void main(void)  
{  
char *str = NULL;  
str = MyFunc();  
if(str!=NULL)  
{  
strcpy(str,"Hello,baby");  
cout<< str << endl;  
free(str);  
str=NULL;  
}  
}

请注意的是函数写成这样的话,你是不能返回什么动态内存的,因为p指向的是字符串常量.内存在位于静态存储区
上分配,你无法改变.(你想要得到动态内存我们一定要看到malloc或者new).

char * MyFunc (void)  
{  
char *p =”Hello World”  
return p;  
}

结束语

操作内存是C/C++一个难点,我们作为专业的软件开发人员.应该深入理解并能灵活地掌握指针和内存的操作.