论C/C++函数间动态内存的传递

作者： 徐兆元

出处： CSDN BLOG

责任编辑： 方舟

　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。

　　【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.

　　【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.

　　【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。

　　【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：

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

　　【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。