}
示例7-4-5return语句返回常量字符串
函数Test5运行虽然不会出错,但是函数GetString2的设计概念却是错误的。
因为GetString2内的❽helloworld❾是常量字符串,位于静态存储区,它在程序生命期内恒定不变。
无论什么时候调用GetString2,它返回的始终是同一个❽只读❾的内存块。
7.5free和delete把指针怎么啦?
别看free和delete的名字恶狠狠的(尤其是delete),它们只是把指针所指的内存给释放掉,但并没有把指针本身干掉。
用调试器跟踪示例7-5,发现指针p被free以后其地址仍然不变(非NULL),只是该地址对应的内存是垃圾,p成了“野指针”。
如果此时不把p设置为NULL,会让人误以为p是个合法的指针。
如果程序比较长,我们有时记不住p所指的内存是否已经被释放,在继续使用p之前,通常会用语句if(p!
=NULL进行防错处理。
很遗憾,此时if语句起不到防错作用,因为即便p不是NULL指针,它也不指向合法的内存块。
char*p=(char*malloc(100;
strcpy(p,“hello”;
free(p;//p所指的内存被释放,但是p所指的地址仍然不变
…
if(p!
=NULL//没有起到防错作用
{
strcpy(p,“world”;//出错
}
示例7-5p成为野指针
7.6动态内存会被自动释放吗?
函数体内的局部变量在函数结束时自动消亡。
很多人误以为示例7-6是正确的。
理由是p是局部的指针变量,它消亡的时候会让它所指的动态内存一起完蛋。
这是错觉!
voidFunc(void
{
char*p=(char*malloc(100;//动态内存会自动释放吗?
}
示例7-6试图让动态内存自动释放
我们发现指针有一些❽似是而非❾的特征:
(1)指针消亡了,并不表示它所指的内存会被自动释放。
(2)内存被释放了,并不表示指针会消亡或者成了NULL指针。
这表明释放内存并不是一件可以草率对待的事。
也许有人不服气,一定要找出可以草率行事的理由:
如果程序终止了运行,一切指针都会消亡,动态内存会被操作系统回收。
既然如此,在程序临终前,就可以不必释放内存、不必将指针设置为NULL了。
终于可以偷懒而不会发生错误了吧?
想得美。
如果别人把那段程序取出来用到其它地方怎么办?
7.7杜绝“野指针”
“野指针”不是NULL指针,是指向“垃圾”内存的指针。
人们一般不会错用NULL指针,因为用if语句很容易判断。
但是“野指针”是很危险的,if语句对它不起作用。
“野指针”的成因主要有两种:
(1)指针变量没有被初始化。
任何指针变量刚被创建时不会自动成为NULL指针,它的缺省值是随机的,它会乱指一气。
所以,指针变量在创建的同时应当被初始化,要么将指针设置为NULL,要么让它指向合法的内存。
例如
char*p=NULL;
char*str=(char*malloc(100;
(2)指针p被free或者delete之后,没有置为NULL,让人误以为p是个合法的指针。
参见7.5节。
(3)指针操作超越了变量的作用范围。
这种情况让人防不胜防,示例程序如下:
classA
{
public:
voidFunc(void{cout<<“FuncofclassA”<};
voidTest(void
{
A*p;
{
Aa;
p=&a;//注意a的生命期
}
p->Func(;//p是❽野指针❾
}
函数Test在执行语句p->Func(时,对象a已经消失,而p是指向a的,所以p就成了❽野指针❾。
但奇怪的是我运行这个程序时居然没有出错,这可能与编译器有关。
7.8有了malloc/free为什么还要new/delete?
malloc与free是C++/C语言的标准库函数,new/delete是C++的运算符。
它们都可用于申请动态内存和释放内存。
对于非内部数据类型的对象而言,光用maloc/free无法满足动态对象的要求。
对象在创建的同时要自动执行构造函数,对象在消亡之前要自动执行析构函数。
由于malloc/free是库函数而不是运算符,不在编译器控制权限之内,不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加于malloc/free。
因此C++语言需要一个能完成动态内存分配和初始化工作的运算符new,以及一个能完成清理与释放内存工作的运算符delete。
注意new/delete不是库函数。
我们先看一看malloc/free和new/delete如何实现对象的动态内存管理,见示例7-8。
classObj
{
public:
Obj(void{cout<<“Initialization”<~Obj(void{cout<<“Destroy”<voidInitialize(void{cout<<“Initialization”<voidDestroy(void{cout<<“Destroy”<};
voidUseMallocFree(void
{
Obj*a=(obj*malloc(sizeof(obj;//申请动态内存
a->Initialize(;//初始化
//…
a->Destroy(;//清除工作
free(a;//释放内存
}
voidUseNewDelete(void
{
Obj*a=newObj;//申请动态内存并且初始化
//…
deletea;//清除并且释放内存
}
示例7-8用malloc/free和new/delete如何实现对象的动态内存管理
类Obj的函数Initialize模拟了构造函数的功能,函数Destroy模拟了析构函数的功能。
函数UseMallocFree中,由于malloc/free不能执行构造函数与析构函数,必须调用成员函数Initialize和Destroy来完成初始化与清除工作。
函数UseNewDelete则简单得多。
所以我们不要企图用malloc/free来完成动态对象的内存管理,应该用new/delete。
由于内部数据类型的“对象”没有构造与析构的过程,对它们而言malloc/free和new/delete是等价的。
既然new/delete的功能完全覆盖了malloc/free,为什么C++不把malloc/free淘汰出局呢?
这是因为C++程序经常要调用C函数,而C程序只能用malloc/free管理动态内存。
如果用free释放❽new创建的动态对象❾,那么该对象因无法执行析构函数而可能导致程序出错。
如果用delete释放❽malloc申请的动态内存❾,理论上讲程序不会出错,但是该程序的可读性很差。
所以new/delete必须配对使用,malloc/free也一样。
7.9内存耗尽怎么办?
如果在申请动态内存时找不到足够大的内存块,malloc和new将返回NULL指针,宣告内存申请失败。
通常有三种方式处理“内存耗尽”问题。
(1)判断指针是否为NULL,如果是则马上用return语句终止本函数。
例如:
voidFunc(void
{
A*a=newA;
if(a==NULL
{
return;
}
…
}
(2)判断指针是否为NULL,如果是则马上用exit(1终止整个程序的运行。
例如:
voidFunc(void
{
A*a=newA;
if(a==NULL
{
cout<<“MemoryExhausted”<exit(1;
}
…
}
(3)为new和malloc设置异常处理函数。
例如VisualC++可以用_set_new_hander函数为new设置用户自己定义的异常处理函数,也可以让malloc享用与new相同的异常处理函数。
详细内容请参考C++使用手册。
上述
(1)
(2)方式使用最普遍。
如果一个函数内有多处需要申请动态内存,那么方式
(1)就显得力不从心(释放内存很麻烦),应该用方式
(2)来处理。
很多人不忍心用exit(1,问:
“不编写出错处理程序,让操作系统自己解决行不行?
”
不行。
如果发生“内存耗尽”这样的事情,一般说来应用程序已经无药可救。
如果不用exit(1把坏程序杀死,它可能会害死操作系统。
道理如同:
如果不把歹徒击毙,歹徒在老死之前会犯下更多的罪。
有一个很重要的现象要告诉大家。
对于32位以上的应用程序而言,无论怎样使用malloc与new,几乎不可能导致“内存耗尽”。
我在Windows98下用VisualC++编写了测试程序,见示例7-9。
这个程序会无休止地运行下去,根本不会终止。
因为32位操作系统支持“虚存”,内存用完了,自动用硬盘空间顶替。
我只听到硬盘嘎吱嘎吱地响,Window98已经累得对键盘、鼠标毫无反应。
我可以得出这么一个结论:
对于32位以上的应用程序,“内存耗尽”错误处理程序毫无用处。
这下可把Unix和Windows程序员们乐坏了:
反正错误处理程序不起作用,我就不写了,省了很多麻烦。
我不想误导读者,必须强调:
不加错误处理将导致程序的质量很差,千万不可因小失大。
voidmain(void
{
float*p=NULL;
while(TRUE
{
p=newfloat[1000000];
cout<<“eatmemory”<if(p==NULL
exit(1;
}
}
示例7-9试图耗尽操作系统的内存
7.10malloc/free的使用要点
函数malloc的原型如下:
void*malloc(size_tsize;
用malloc申请一块长度为length的整数类型的内存,程序如下:
int*p=(int*malloc(sizeof(int*length;
我们应当把注意力集中在两个要素上:
“类型转换”和“sizeof”。
◆◆malloc返回值的类型是void*,所以在调用malloc时要显式地进行类型转换,将void*转换成所需要的指针类型。
◆◆malloc函数本身并不识别要申请的内存是什么类型,它只关心内存的总字节数。
我们通常记不住int,float等数据类型的变量的确切字节数。
例如int变量在16位系统下是2个字节,在32位下是4个字节;而float变量在16位系统下是4个字节,在32位下也是4个字节。
最好用以下程序作一次测试:
cout<cout<cout<cout<cout<cout<cout<cout<在malloc的“(”中使用sizeof运算符是良好的风格,但要当心有时我们会昏了头,写出p=malloc(sizeof(p这样的程序来。
◆◆函数free的原型如下:
voidfree(void*memblock;
为什么free函数不象malloc函数那样复杂呢?
这是因为指针p的类型以及它所指的内存的容量事先都是知道的,语句free(p能正确地释放内存。
如果p是NULL指针,那么free对p无论操作多少次都不会出问题。
如果p不是NULL指针,那么free对p连续操作两次就会导致程序运行错误。
7.11new/delete的使用要点
运算符new使用起来要比函数mal