淺談C++中的內存管理.doc

淺談C+中的內存管理2003-08-04 14:43 作者： 曹翼飛 出處： 放飛技術網 責任編輯：方舟 摘要： 大家都知道變量的生存周期這個概念，可是有的時候變量生存周期已經結束，但是所分配的那塊內存空間還是存在的。文章舉了四個不同的例子，來說明這其中的原因。 前言： 前一段時間在一個好友的的博客論壇上看到他學習C+時遇到的一小點問題，是關于C+中最基本的內存分配方面的。其實對于內存這東西，除了知道我自己用的是256M的內存以外，我也不太清楚他到底里面是怎么工作的。看了大師們的講解，我深有體會，把這些講解整理出來，為所有C+的newbie們共勉！正文：事情是因為這樣一小段程序而來的。int main() int i=10; int *j=&i; if(!0) int l=20;int *k=&l;j=k;k=0;cout*j;return 0;不用編譯器，大家想想執(zhí)行過之后應該打印什么結果？我想大家的第一反應應該是打印出一個不確定的數。理由是在if語句里，我們定義了k這個變量，在if執(zhí)行結束之后，這個變量k所占據的內存是被系統(tǒng)收回的，于是也就造成了變量j所指的結果非常不確定。當然，如果編譯并且執(zhí)行過后，我們發(fā)現事情并不是像我們想象的那樣，程序最終的打印結果是20，并不是我們期待的一個不確定的數。下面就讓我們分析一下原因吧！我們用debug的方式來一步一步的分析，在watch的窗口下輸入里面所有的變量。int i=10; /i is 10 and &i is 0x0012ff7c int *j=&i;/*j is 10 and &j is 0x0012ff7c /顯然可以看出此時兩個變量指的是同一地址 if(!0)int l=20; /l is 20 and &l is 0x0012ff74 /*地址0x0012ff7c0x0012ff75被占據。要說明的是，這個數值很有可能因為電腦硬件的不同而不同。*/ int *k=&l; /*k is 20 and &k is 0x0012ff74 /變量k與l指向同一地址。 j=k; /j is 0x0012ff74 and *j is 20/*指針間的賦值，這個語句的意思是把k指向的地址負值給j。此時這兩個變量指向的是同一個地址，都是0x0012ff74，而那塊地址存放的是20，所以也就有*j是20的原因。*/ cout*j;/*j is 20 and j is 0x0012ff74 /*此時同時可以看到k的地址是0x00000000，說明k這個變量已經被自動銷毀，所以地址指零。但是j所指的并不是k，而是k所指的那段地址0x0012ff74，而由于此時j的生存周期還沒有結束（j是在if意外定義的），所以j指向的這塊地址并沒有被收回，也就保存下來20這個數了。*/至此，我們分析完了程序的全過程的內存分配情況，最終結果是這樣的。（圖1）我們同時也可以在Memory里面看看這個地址的具體內容。我們可以看到是14，這是十六進制的數，化成十進制，正好是20。（圖2）現在大家應該對上面那個程序的執(zhí)行過程有一個大概地了解了吧！不過這個還不是我們想要得到的結果，我們需要的是打印一個不確定的結果。有了以上的分析，我們開始新的程序，讓他打印出我們想要的東西。對于上面的程序，我們需要改動的是令變量j指向一個地址被釋放的位置。于是就有了下面的程序。int * foo() int l=20;return &l;int main()int i=10;int *j=&i;j = foo();cout*j;return 0;編譯器很“聰明”，編譯后會給出一個警告。原話是“returning address of local variable or temporary”，指向的是上面程序的第四行，也就是return &l;這條語句。那句英文的意思也不用我再多解釋了，相信大家都能看得明白。執(zhí)行的結果，在debug下，是20；在release下，結果是4198795。顯然那部分內存被釋放掉了。這是因為在debug的程序里面，執(zhí)行完函數foo，并沒有立即釋放掉l的那個地址（目前我不清楚這句話說得是否精確）。在這個程序的release版本中，顯然程序釋放了那部分的地址，所以指向了一個不確定的數。這里還要說一件事情，就是在第一個程序當中，無論是debug版本還是release版本。執(zhí)行完那個if語句以后，系統(tǒng)都是不會真正的把l清除掉，l只是k的一個別名。上面的程序是這樣寫的，用了*j=&i這樣一句負值語句，而別名在MSDN中的解釋與引用是相同的，所以也可以這樣理解，int i=10; int &j=i;與上面的相同。不要去想上面這些程序了，大家再看看下面這個。 void f1( int *& j) int l=20; int *k=&l; j=k; k=0; void any_function_use_local_variables()int a,b,c; a=b=c=100; int main() int i=10; int *j=&i; f1(j); cout*j; any_function_use_local_variables(); cout*j; return 0;請大家自己編譯、執(zhí)行，看看結果是什么，然后結合上面的兩個例子，想想是為什么。下面再給大家一個小例子，可能會有助于理解內存的概念。程序的過程是試圖去增加i，使之超過最大的整數。有一種情況是這個值被“卷回來”變成一個負數，在我的機器上程序的打印結果是-214748364