淺談C++中的內(nèi)存管理.doc

淺談C+中的內(nèi)存管理2003-08-04 14:43 作者： 曹翼飛 出處： 放飛技術(shù)網(wǎng) 責(zé)任編輯：方舟 摘要： 大家都知道變量的生存周期這個(gè)概念，可是有的時(shí)候變量生存周期已經(jīng)結(jié)束，但是所分配的那塊內(nèi)存空間還是存在的。文章舉了四個(gè)不同的例子，來說明這其中的原因。 前言： 前一段時(shí)間在一個(gè)好友的的博客論壇上看到他學(xué)習(xí)C+時(shí)遇到的一小點(diǎn)問題，是關(guān)于C+中最基本的內(nèi)存分配方面的。其實(shí)對(duì)于內(nèi)存這東西，除了知道我自己用的是256M的內(nèi)存以外，我也不太清楚他到底里面是怎么工作的?？戳舜髱焸兊闹v解，我深有體會(huì)，把這些講解整理出來，為所有C+的newbie們共勉！正文：事情是因?yàn)檫@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(yīng)該打印什么結(jié)果？我想大家的第一反應(yīng)應(yīng)該是打印出一個(gè)不確定的數(shù)。理由是在if語(yǔ)句里，我們定義了k這個(gè)變量，在if執(zhí)行結(jié)束之后，這個(gè)變量k所占據(jù)的內(nèi)存是被系統(tǒng)收回的，于是也就造成了變量j所指的結(jié)果非常不確定。當(dāng)然，如果編譯并且執(zhí)行過后，我們發(fā)現(xiàn)事情并不是像我們想象的那樣，程序最終的打印結(jié)果是20，并不是我們期待的一個(gè)不確定的數(shù)。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(shí)兩個(gè)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(jù)。要說明的是，這個(gè)數(shù)值很有可能因?yàn)殡娔X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(gè)語(yǔ)句的意思是把k指向的地址負(fù)值給j。此時(shí)這兩個(gè)變量指向的是同一個(gè)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(shí)同時(shí)可以看到k的地址是0x00000000，說明k這個(gè)變量已經(jīng)被自動(dòng)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(shí)j的生存周期還沒有結(jié)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(gè)數(shù)了。*/至此，我們分析完了程序的全過程的內(nèi)存分配情況，最終結(jié)果是這樣的。（圖1）我們同時(shí)也可以在Memory里面看看這個(gè)地址的具體內(nèi)容。我們可以看到是14，這是十六進(jìn)制的數(shù)，化成十進(jìn)制，正好是20。（圖2）現(xiàn)在大家應(yīng)該對(duì)上面那個(gè)程序的執(zhí)行過程有一個(gè)大概地了解了吧！不過這個(gè)還不是我們想要得到的結(jié)果，我們需要的是打印一個(gè)不確定的結(jié)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(duì)于上面的程序，我們需要改動(dòng)的是令變量j指向一個(gè)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(huì)給出一個(gè)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(yǔ)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(jié)果，在debug下，是20；在release下，結(jié)果是4198795。顯然那部分內(nèi)存被釋放掉了。這是因?yàn)樵赿ebug的程序里面，執(zhí)行完函數(shù)foo，并沒有立即釋放掉l的那個(gè)地址（目前我不清楚這句話說得是否精確）。在這個(gè)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(gè)不確定的數(shù)。這里還要說一件事情，就是在第一個(gè)程序當(dāng)中，無論是debug版本還是release版本。執(zhí)行完那個(gè)if語(yǔ)句以后，系統(tǒng)都是不會(huì)真正的把l清除掉，l只是k的一個(gè)別名。上面的程序是這樣寫的，用了*j=&i這樣一句負(fù)值語(yǔ)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(gè)。 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(qǐng)大家自己編譯、執(zhí)行，看看結(jié)果是什么，然后結(jié)合上面的兩個(gè)例子，想想是為什么。下面再給大家一個(gè)小例子，可能會(huì)有助于理解內(nèi)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(shù)。有一種情況是這個(gè)值被“卷回來”變成一個(gè)負(fù)數(shù)，在我的機(jī)器上程序的打印結(jié)果是-214748364