水滴石穿C語言之記憶體使用

有人寫了一個将整數轉換為字元串的函數：

char *itoa (int n) { 　char retbuf[20]; 　sprintf(retbuf, "%d", n); 　return retbuf; }

　　如果我調用這個函數：char *str5 = itoa(5)，str5會是什麼結果呢？

　　答案分析：

　　答案是不确定，可以确定的是肯定不是我們想要的 “5”。

　　 retbuf定義在函數體中，是一個局部變量，它的記憶體空間位于棧（stack）中的某個位置，其作用範圍也僅限于在itoa()這個函數中。當itoa()函數退出時，retbuf在調用棧中的内容将被收回，這時，這塊記憶體位址可能存放别的内容。是以将retbuf這個局部變量傳回給調用者是達不到預期的目的的。

　　那麼如何解決這個問題呢，不用擔心，方法不但有，而且還不止一個，下面就來闡述三種能解決這個問題的辦法：

　　1)、在itoa()函數内部定義一個static char retbuf[20]，根據靜态變量的特性，我們知道，這可以保證函數傳回後retbuf的空間不會被收回，原因是函數内的靜态變量并不是放在棧中，而是放在程式中一個叫“.bss”段的地方，這個地方的内容是不會因為函數退出而被收回的。

　　這種辦法确實能解決問題，但是這種辦法同時也導緻了itoa()函數變成了一個不可重入的函數（即不能保證相同的輸入肯定有相同的輸出），另外， retbuf [] 中的内容會被下一次的調用結果所替代，這種辦法不值得推薦。

　　2)、在itoa()函數内部用malloc() 為retbuf申請記憶體，并将結果存放其中，然後将retbuf傳回給調用者。由于此時retbuf位于堆（heap）中，也不會随着函數傳回而釋放，是以可以達到我們的目的。

　　但是有這樣一種情況需要注意：itoa()函數的調用者在不需要retbuf的時候必須把它釋放，否則就造成記憶體洩漏了，如果此函數和調用函數都是同一個人所寫，問題不大，但如果不是，則比較容易會疏漏此釋放記憶體的操作。

　　3)、将函數定義為char *itoa（int n， char *retbuf），且retbuf的空間由調用者申請和釋放，itoa()隻是将轉換結果存放到retbuf而已。

　　這種辦法明顯比第一、二種方法要好，既避免了方法1對函數的影響，也避免了方法2對記憶體配置設定釋放的影響，是目前一種比較通行的做法。

　　擴充分析：

　　其實就這個問題本身而言，我想大家都可以立刻想到答案，關鍵在于對記憶體這種敏感資源的正确和合理地利用，下面對記憶體做一個簡單的分析：

　　1)、程式中有不同的記憶體段，包括：

　　.data - 已初始化全局/靜态變量，在整個軟體執行過程中有效；

　　.bss - 未初始化全局/靜态變量，在整個軟體執行過程中有效；

　　.stack - 函數調用棧，其中的内容在函數執行期間有效，并由編譯器負責配置設定和收回；

　　.heap - 堆，由程式顯式配置設定和收回，如果不收回就是記憶體洩漏。

　　2)、自己使用的記憶體最好還是自己申請和釋放。

　　這可以說是一個記憶體配置設定和釋放的原則，比如說上面解決辦法的第二種，由itoa()配置設定的記憶體，最後由調用者釋放，就不是一個很好的辦法，還不如用第三種，由調用者自己申請和釋放。另外這個原則還有一層意思是說：如果你要使用一個指針，最好先确信它已經指向合法記憶體區了，如果沒有就得自己配置設定，要不就是非法指針通路。很多程式的緻命錯誤都是通路一個沒有指向合法記憶體區的指針，這也包括空指針。

問題：記憶體配置設定 & sizeof

　　我使用sizeof來計算一個指針變量，我希望得到這個指針變量所配置設定的記憶體塊的大小，可以嗎？

Char *p = NULL; int nMemSize = 0; … p = malloc(1024); nMemSize = sizeof(p);

　　答案與分析：

　　答案是達不到你的要求，sizeof隻能告訴你指針本身占用的記憶體大小。指針所指向的記憶體，如果是malloc配置設定的，sizeof 是沒有辦法知道的。換句話說，malloc配置設定的記憶體是沒有辦法向記憶體管理子產品進行事後查詢的，當然你可以自己編寫代碼來維護。

　　 問題：棧記憶體使用

　　下面程式運作有什麼問題？

char *GetString(void) { 　char p[] = "hello world"; 　return p;// 編譯器将提出警告 } void Test4(void) { 　char *str = NULL; 　str = GetString();// str 的内容是垃圾 　cout<< str << endl; }

　　答案與分析：

　　傳回棧記憶體，記憶體可能被銷毀，也可能不被銷毀，但是，出了作用域之後已被标記成可被系統使用，是以，亂七八糟不可知内容，當然，傳回的指針的内容，應該是不變的，特殊時候是有用的，比如，可以用來探測系統記憶體配置設定規律等等。

　　問題：記憶體使用相關程式設計規範

　　我想盡可能地避免記憶體使用上的問題，有什麼捷徑嗎？

　　答案與分析：

　　除非做一件從沒有人做過的事情，否則，都是有捷徑可言的，那就是站在前人的肩膀上，現在各個大公司都有自己的編碼規範，這些規範凝聚了很多的經驗和教訓，有較高的使用價值，鑒于這些規範在網上流傳很多，這裡我就不再列出了，感興趣的，推薦參考林銳的《高品質C/C++程式設計指南》。