林瑞的高质量C和C++面试编程指南

高质量C++/C 编程指南，v 1.0

int n = 0;

以下是“指针传递”的示例程序。由于Func2函数体内的x是指向外部变量n的指针，改变该指针的内容将导致n的值改变，所以n的值成为10。

void Func2(int *x) { } ?

int n = 0;

以下是“引用传递”的示例程序。由于Func3函数体内的x是外部变量n的引用，x

void Func3(int &x) { } ?

int n = 0;

对比上述三个示例程序，会发现“引用传递”的性质象“指针传递”，而书写方式象“值传递”。实际上“引用”可以做的任何事情“指针”也都能够做，为什么还要“引用”这东西？

答案是“用适当的工具做恰如其分的工作”。

指针能够毫无约束地操作内存中的如何东西，尽管指针功能强大，但是非常危险。如果的确只需要借用一下某个对象的“别名”，那么就用“引用”，而不要用“指针”，以免发生意外。比如说，某人需要一份证明，本来在文件上盖上公章的印子就行了，如果把取公章的钥匙交给他，那么他就获得了不该有的权利。

就象一把刀，它可以用来砍树、裁纸、修指甲、理发等等，谁敢这样用？

Func3(n);

cout << “n = ” << n << endl;

// n = 10

x = x + 10;

和n是同一个东西，改变x等于改变n，所以n的值成为10。

Func2(&n);

cout << “n = ” << n << endl;

// n = 10

(* x) = (* x) + 10; Func1(n);

cout << “n = ” << n << endl; // n = 0

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第7章 内存管理

欢迎进入内存这片雷区。伟大的Bill Gates 曾经失言：

640K ought to be enough for everybody

— Bill Gates 1981

程序员们经常编写内存管理程序，往往提心吊胆。如果不想触雷，唯一的解决办法就是发现所有潜伏的地雷并且排除它们，躲是躲不了的。本章的内容比一般教科书的要深入得多，读者需细心阅读，做到真正地通晓内存管理。

7.1内存分配方式

内存分配方式有三种：

（1） 从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的

整个运行期间都存在。例如全局变量，static变量。

（2） 在栈上创建。在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函

数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。

（3） 从堆上分配，亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意多

少的内存，程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。动态内存的生存期由我们决定，使用非常灵活，但问题也最多。

7.2常见的内存错误及其对策

发生内存错误是件非常麻烦的事情。编译器不能自动发现这些错误，通常是在程序

运行时才能捕捉到。而这些错误大多没有明显的症状，时隐时现，增加了改错的难度。有时用户怒气冲冲地把你找来，程序却没有发生任何问题，你一走，错误又发作了。

常见的内存错误及其对策如下： ? 内存分配未成功，却使用了它。

编程新手常犯这种错误，因为他们没有意识到内存分配会不成功。常用解决办法是，在使用内存之前检查指针是否为NULL。如果指针p是函数的参数，那么在函数的入口处用assert(p!=NULL)进行检查。如果是用malloc或new来申请内存，应该用if(p==NULL) 或if(p!=NULL)进行防错处理。

? 内存分配虽然成功，但是尚未初始化就引用它。

犯这种错误主要有两个起因：一是没有初始化的观念；二是误以为内存的缺省初值全为零，导致引用初值错误（例如数组）。

内存的缺省初值究竟是什么并没有统一的标准，尽管有些时候为零值，我们宁可信

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其无不可信其有。所以无论用何种方式创建数组，都别忘了赋初值，即便是赋零值也不可省略，不要嫌麻烦。

? 内存分配成功并且已经初始化，但操作越过了内存的边界。

例如在使用数组时经常发生下标“多1”或者“少1”的操作。特别是在for循环语句中，循环次数很容易搞错，导致数组操作越界。

? 忘记了释放内存，造成内存泄露。

含有这种错误的函数每被调用一次就丢失一块内存。刚开始时系统的内存充足，你看不到错误。终有一次程序突然死掉，系统出现提示：内存耗尽。

动态内存的申请与释放必须配对，程序中malloc与free的使用次数一定要相同，否则肯定有错误（new/delete同理）。

? 释放了内存却继续使用它。

有三种情况：

（1）程序中的对象调用关系过于复杂，实在难以搞清楚某个对象究竟是否已经释放了内存，此时应该重新设计数据结构，从根本上解决对象管理的混乱局面。

（2）函数的return语句写错了，注意不要返回指向“栈内存”的“指针”或者“引用”，因为该内存在函数体结束时被自动销毁。

（3）使用free或delete释放了内存后，没有将指针设置为NULL。导致产生“野指针”。

? 【规则7-2-1】用malloc或new申请内存之后，应该立即检查指针值是否为NULL。

防止使用指针值为NULL的内存。

? 【规则7-2-2】不要忘记为数组和动态内存赋初值。防止将未被初始化的内存作为右

值使用。

? 【规则7-2-3】避免数组或指针的下标越界，特别要当心发生“多1”或者“少1”

操作。

? 【规则7-2-4】动态内存的申请与释放必须配对，防止内存泄漏。

? 【规则7-2-5】用free或delete释放了内存之后，立即将指针设置为NULL，防止产

生“野指针”。

7.3指针与数组的对比

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。

为两者是等价的。

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。

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下面以字符串为例比较指针与数组的特性。

7.3.1 修改内容

示例7-3-1中，字符数组a的容量是6个字符，其内容为hello\\0。a的内容可以改变，如a[0]= ?X?。指针p指向常量字符串“world”（位于静态存储区，内容为world\\0），常量字符串的内容是不可以被修改的。从语法上看，编译器并不觉得语句p[0]= ?X?有什么不妥，但是该语句企图修改常量字符串的内容而导致运行错误。

char a[] = “hello”; a[0] = ?X?; cout << a << endl; char *p = “world”; // 注意p指向常量字符串 p[0] = ?X?; // 编译器不能发现该错误 cout << p << endl; 示例7-3-1 修改数组和指针的内容

7.3.2 内容复制与比较

不能对数组名进行直接复制与比较。示例7-3-2中，若想把数组a的内容复制给数组b，不能用语句 b = a ，否则将产生编译错误。应该用标准库函数strcpy进行复制。同理，比较b和a的内容是否相同，不能用if(b==a) 来判断，应该用标准库函数strcmp进行比较。

语句p = a 并不能把a的内容复制指针p，而是把a的地址赋给了p。要想复制a的内容，可以先用库函数malloc为p申请一块容量为strlen(a)+1个字符的内存，再用strcpy进行字符串复制。同理，语句if(p==a) 比较的不是内容而是地址，应该用库函数strcmp来比较。 // 数组… char a[] = \char b[10]; strcpy(b, a); … // 指针… int len = strlen(a); char *p = (char *)malloc(sizeof(char)*(len+1)); strcpy(p,a); … 示例7-3-2 数组和指针的内容复制与比较

// 不能用 b = a; if(strcmp(b, a) == 0) // 不能用 if (b == a) // 不要用 p = a; if(strcmp(p, a) == 0) // 不要用 if (p == a)

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