C++之指針使用

C++指針使用的好壞直接反映了編程人員水平的高低，下面從指針和數組的區別、指針參數是如何傳遞內存、野指針、malloc/free、new/delete和內存耗盡怎麼辦方面進行總結。

一 指針和數組對比

　　C++/C程序中，指針和數組在很多地方能夠相互替換着用，讓人產生一種錯覺，覺得二者是等價的。數組要麼在靜態存儲區被建立（如全局數組），要麼在棧上被建立。數組名對應着（而不是指向）一塊內存，其地址與容量在生命期內保持不變，只有數組的內容能夠改變。指針能夠隨時指向任意類型的內存塊，它的特徵是「可變」，因此咱們經常使用指針來操做動態內存。指針遠比數組靈活，但也更危險。

（1）修改內容

char a[] = 「hello」;
a[0] = ‘X’;  // 數組能夠修改字符串內容

char *p = 「world」; // 注意p指向常量字符串
// 編譯器不能發現該錯誤
// 但該語句企圖修改常量字符串的內容而致使運行出錯
p[0] = ‘X’; 

（2）內容複製和比較

// 數組…
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）計算內存容量

char a[] = "hello world";
char *p = a;
cout<< sizeof(a) << endl; // 12字節
cout<< sizeof(p) << endl; // 4字節

注意當數組做爲函數的參數進行傳遞時，該數組自動退化爲同類型的指針

void Func(char a[100])
{
　cout<< sizeof(a) << endl; // 4字節而不是100字節
}

二 指針參數如何傳遞內存

（1）錯誤示例

void GetMemory(char *p, int num)
{
　p = (char *)malloc(sizeof(char) * num);
}

void Test(void)
{
　char *str = NULL;
　GetMemory(str, 100); // str 仍然爲 NULL
　strcpy(str, "hello"); // 運行錯誤
}

　　編譯器老是要爲函數的每一個參數製做臨時副本，指針參數p的副本是 _p，編譯器使 _p = p。若是函數體內的程序修改了_p的內容，就致使參數p的內容做相應的修改。這就是指針能夠用做輸出參數的緣由。

　　在上面的例子中，_p申請了新的內存，只是把_p所指的內存地址改變了，可是p絲毫未變。因此函數GetMemory並不能輸出任何東西。事實上，每執行一次GetMemory就會泄露一塊內存，由於沒有用free釋放內存。

（2）解決方法1：使用指向指針的指針

void GetMemory2(char **p, int num)
{
　*p = (char *)malloc(sizeof(char) * num);
}

void Test2(void)
{
　char *str = NULL;
　GetMemory2(&str, 100); // 注意參數是 &str，而不是str
　strcpy(str, "hello");
　cout<< str << endl;
　free(str);
}

（3）解決方法2：指針做爲函數返回值

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);
}

注：（1）在上面的例子中，要特別注意在函數調用完後用free釋放malloc的內存；
　　（2）不要在函數體內返回棧內存的指針

三 野指針

　　「野指針」不是NULL指針，是指向「垃圾」內存的指針。

　　人們通常不會錯用NULL指針，由於用if語句很容易判斷。可是「野指針」是很危險的，if語句對它不起做用。 

　　「野指針」的成因主要有三種：

　　（1）指針變量沒有被初始化。任何指針變量剛被建立時不會自動成爲NULL指針，它的缺省值是隨機的，它會亂指一氣。

　　（2）指針p被free或者delete以後，沒有置爲NULL，讓人誤覺得p是個合法的指針。

　　（3）指針操做超越了變量的做用域範圍。

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」
}

四 malloc/free/new/delete

　　malloc與free是C++/C語言的標準庫函數，new/delete是C++的運算符。它們均可用於申請動態內存和釋放內存。

　　對於非內部數據類型的對象而言，光用maloc/free沒法知足動態對象的要求。對象在建立的同時要自動執行構造函數，對象在消亡以前要自動執行析構函數。因爲malloc/free是庫函數而不是運算符，不在編譯器控制權限以內，不可以把執行構造函數和析構函數的任務強加於malloc/free。

　　所以C++語言須要一個能完成動態內存分配和初始化工做的運算符new，以及一個能完成清理與釋放內存工做的運算符delete。注意new/delete不是庫函數。

五 內存耗盡怎麼辦

　　若是在申請動態內存時找不到足夠大的內存塊，malloc和new將返回NULL指針，宣告內存申請失敗。一般有三種方式處理「內存耗盡」問題。

　　（1）判斷指針是否爲NULL，若是是則立刻用return語句終止本函數。

　　（2）判斷指針是否爲NULL，若是是則立刻用exit(1)終止整個程序的運行。

　　（3）用_set_new_hander函數爲new設置用戶本身定義的異常處理函數。