C++之指针使用

C++指针使用的好坏直接反映了编程人员水平的高低，下面从指针和数组的区别、指针参数是如何传递内存、野指针、malloc/free、new/delete和内存耗尽怎么办方面进行总结。

一 指针和数组对比

　　C++/C程序中，指针和数组在不少地方可以相互替换着用，让人产生一种错觉，以为两者是等价的。数组要么在静态存储区被创建（如全局数组），要么在栈上被创建。数组名对应着（而不是指向）一块内存，其地址与容量在生命期内保持不变，只有数组的内容可以改变。指针可以随时指向任意类型的内存块，它的特征是“可变”，所以我们常用指针来操作动态内存。指针远比数组灵活，但也更危险。

（1）修改内容

char a[] = “hello”;
a[] = ‘X’;  // 数组可以修改字符串内容

char *p = “world”; // 注意p指向常量字符串
// 编译器不能发现该错误
// 但该语句企图修改常量字符串的内容而导致运行出错
p[] = ‘X’; 

（2）内容复制和比较

// 数组…
char a[] = "hello";
char b[];
strcpy(b, a); // 不能用 b = a;
if(strcmp(b, a) == ) // 不能用 if (b == a)

// 指针…
int len = strlen(a);
char *p = (char *)malloc(sizeof(char)*(len+));
strcpy(p,a); // 不要用 p = a;
if(strcmp(p, a) == ) // 不要用 if (p == a)

（3）计算内存容量

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

注意当数组作为函数的参数进行传递时，该数组自动退化为同类型的指针

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

二 指针参数如何传递内存

（1）错误示例

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

void Test(void)
{
　char *str = NULL;
　GetMemory(str, ); // str 仍然为 NULL
　strcpy(str, "hello"); // 运行错误
}

　　编译器总是要为函数的每个参数制作临时副本，指针参数p的副本是 _p，编译器使 _p = p。如果函数体内的程序修改了_p的内容，就导致参数p的内容作相应的修改。这就是指针可以用作输出参数的原因。

　　在上面的例子中，_p申请了新的内存，只是把_p所指的内存地址改变了，但是p丝毫未变。所以函数GetMemory并不能输出任何东西。事实上，每执行一次GetMemory就会泄露一块内存，因为没有用free释放内存。

（2）解决方法1：使用指向指针的指针

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

void Test2(void)
{
　char *str = NULL;
　GetMemory2(&str, ); // 注意参数是 &str，而不是str
　strcpy(str, "hello");
　cout<< str << endl;
　free(str);
}

（3）解决方法2：指针作为函数返回值

char *GetMemory3(int num)
{
　char *p = (char *)malloc(sizeof(char) * num);
　return p;
}

void Test3(void)
{
　char *str = NULL;
　str = GetMemory3();
　strcpy(str, "hello");
　cout<< str << endl;
　free(str);
}

注：（1）在上面的例子中，要特别注意在函数调用完后用free释放malloc的内存；
　　（2）不要在函数体内返回栈内存的指针

三 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”的成因主要有三种：

　　（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。

　　（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。

　　（3）指针操作超越了变量的作用域范围。

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“野指针”
}

四 malloc/free/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。

五 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。

　　（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。

　　（3）用_set_new_hander函数为new设置用户自己定义的异常处理函数。