內存陷阱馴服C++中的野指針

2019-11-17 05:17:02

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供稿：網友

　　什么是野指針？

　　一個母親有兩個小孩(兩個指針)，一個在廚房，一個在臥室，(屬于不同的代碼塊，其生存期不同)母親讓在廚房的小孩帶一塊蛋糕(指針指向的對象)給在臥室的小孩，這樣在臥室的孩子才肯寫作業。但這個在廚房的小孩比較調皮，他在走出廚房時自己將蛋糕吃了，沒能帶出來。而在臥室的沒有吃到蛋糕，所以不肯完成他的作業。結果母親卻不知道臥室的孩子沒有吃到蛋糕，還以為作業完了。結果第二天她就被老師召喚到辦公室了。事情麻煩了。

　　這樣，那個在臥室的孩子就是野指針了，因為他沒有得到應得的蛋糕，不能完成母親交給他的作業。

　　這就是c中所講的野指針。上面的小劇本不過演示了一種最基本的野指針的形成過程。更輕易出現的情形是coder在編碼時，大意之下使用了已經free過的指針。

　　對于年輕點的經驗欠缺的coder來說是比較輕易犯的錯誤，經驗老到的程序員或者慎重采取成對編程的形式避免這種失誤，或者使用引用計數器防止形成野指針。

　　總之，在c中，野指針也許性子野，但是控制起來也是有章可循。然而事情在c++中出現了變化。

　　coder們面臨更大的麻煩了。c++程序員無可避免的要寫很多這樣那樣的類。誰讓c++是面向對象的呢？

　　我們在寫類的時候難免要用new給類的數據成員分配內存。這本來沒什么，動態分配內存是一種很常見的基本操作，我們在學數據結構時經常這么做，不是么？

　　但是伙計，事情并非這么簡單。類是一種高級的用戶自定義數據類型，看起來和結構、枚舉這樣的用戶自定義類型沒啥太大差別。假如你這樣認為....？那你會死的很慘。類太復雜了，普通情況下使用類的對象并沒有太大的問題，但是，當你要復制一個對象時，問題就來了。

　　比如我們知道，你要用一個對象初始化另一個對象時，c++是按位進行拷貝的，即在目標對象里創建了初始化對象的一個完全相同的拷貝。這在多數情況下已經足夠了。但是，當你的類在創建時為每個對象分配內存，也就是說類中有new操作。當你的對象創建好后，類也為對象分配了一塊內存。假如你用這個對象去初始化另一個對象時，被初始化的對象和初始化的對象完全一樣。這意味著，他們使用同一塊內存，而不是重新為被初始化的對象分配內存。

　　這樣麻煩就大了。假如一個對象銷毀了，那么分配的內存也就銷毀了(別忘了，類是有析構函數的，它負責在對象銷毀時，釋放動態分配的內存。難道你說你不在類中寫上析構部分？那么可憐的孩子，那你就走向了另一個深淵，當你的程序運行數小時之后，系統會告訴你，內存不夠用了。想象一下把你的程序用在騰訊的服務器上)，另一個對象就殘缺不全了，這就像一對連體嬰兒，他們共用了一部分器官，心臟或者肝臟。要救活一個，就犧牲了另一個。一個得病了，另一個也要遭殃。

　　可以說，這就是c++中更加變態的野指針。

　　什么？你說我不用對象初始化對象？那么我們會不會將一個對象作為變元傳遞給函數呢？我們很多時候都這樣做。有時我們不得不將對象按值傳遞給一個函數，但是你要知道，按值傳遞是什么意思？它的意思就是，把實參的一個拷貝傳遞給函數。這和剛才的初始化沒什么兩樣，按位拷貝，函數體內的對象與外面的對象共用一塊內存，即便在函數中的對象沒有對這塊內存進行過操作，但是當函數結束時。。。。析構函數將會被調用......

　　還有一種與之相反的情況......，當你想要把一個在函數內的對象值返回給外面的對象時，這時候，會自動產生一個臨時對象，由它容納函數的返回值，并在函數結束時把結果傳給目標。那么這個臨時對象迅速的被創建，并被迅速的釋放。。。一塊內存被釋放了兩次。其后果是不可預見的。

　　當你把一個對象的值賦給另一個對象時，假如你沒有重載賦值運算符，那么也會導致按位拷貝。最終產生一個野指針(一個隱藏在類內的毒瘤)，或者釋放同一塊內存多次。

　　看到了么？害怕了么？是不是感到C++到處都是陷阱呢？不但有陷阱，到處都是危險品。所有c中的疑難問題，到了c++就成了一般問題了。好了不廢話了，我們繼續講講解決之道。

　　對于最后的這種賦值的情況，我們只有通過重載賦值運算符才能解決，也就是避免按位拷貝。

　　至于前面的都屬于初始化，概括下來就是三種情況：

　　1.當一個對象初始化另一個對象時，例如在聲明中；

　　2.把所創建的對象拷貝(按值)傳遞給一個函數時；

　　3.生成臨時對象時，最常見的就是函數的返回值。

　　解決初始化時的按位拷貝問題，我們通過創建拷貝構造函數來解決。

　　基本的拷貝構造函數形式為：

classname (const classname &o)
{
//body here
}

　　拷貝構造函數就是針對這個問題而設計的。

　　恩，大家都明白了吧？不要讓你的對象都變成可憐的連體人啊~~~~

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