編程經(jīng)驗談:如何正確使用內(nèi)存
[導(dǎo)讀]對于初學(xué)者來說，內(nèi)存是個神秘的空間。程序的絕大部分錯誤，也是在于內(nèi)存的使用不當(dāng)造成的，而且這些錯誤有些都是隱藏很深的。所以，如何掌握內(nèi)存的使用，通曉系統(tǒng)對內(nèi)存的管理手段，將是軟件成功的一個非常關(guān)鍵的因素。
對于初學(xué)者來說，內(nèi)存是個神秘的空間。程序的絕大部分錯誤，也是在于內(nèi)存的使用不當(dāng)造成的，而且這些錯誤有些都是隱藏很深的。所以，如何掌握內(nèi)存的使用，通曉系統(tǒng)對內(nèi)存的管理手段，將是軟件成功的一個非常關(guān)鍵的因素。
首先我們要了解內(nèi)存的分配方式。一般來說，內(nèi)存的分配方式有三種：
1．從靜態(tài)存儲區(qū)域分配。內(nèi)存在程序編譯的時候就已經(jīng)分配好，這塊內(nèi)存在程序的整
個運(yùn)行期間都存在。例如全局變量，static變量。
2．在棧上創(chuàng)建。在執(zhí)行函數(shù)時，函數(shù)內(nèi)局部變量的存儲單元都可以在棧上創(chuàng)建，函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時這些存儲單元自動被釋放。棧內(nèi)存分配運(yùn)算內(nèi)置于處理器的指令集中，效率很高，但是分配的內(nèi)存容量有限。
3．從堆上分配，亦稱動態(tài)內(nèi)存分配。程序在運(yùn)行的時候用malloc或new申請任意多少的內(nèi)存，程序員自己負(fù)責(zé)在何時用free或delete釋放內(nèi)存。動態(tài)內(nèi)存的生存期由我們決定，使用非常靈活，但問題也最多。
以上三種分配方式，我們要注意內(nèi)存生命期的問題：
1．靜態(tài)分配的區(qū)域的生命期是整個軟件運(yùn)行期，就是說從軟件運(yùn)行開始到軟件終止退出。只有軟件終止運(yùn)行后，這塊內(nèi)存才會被系統(tǒng)回收
2．在棧中分配的空間的生命期與這個變量所在的函數(shù)和類相關(guān)。如果是函數(shù)中定義的局部變量，那么它的生命期就是函數(shù)被調(diào)用時，如果函數(shù)運(yùn)行結(jié)束，那么這塊內(nèi)存就會被回收。如果是類中的成員變量，則它的生命期與類實例的生命期相同
3．在堆上分配的內(nèi)存，生命期是從調(diào)用new或者malloc開始，到調(diào)用delete或者free結(jié)束。如果不掉用delete或者free。則這塊空間必須到軟件運(yùn)行結(jié)束后才能被系統(tǒng)回收。
下面我們再看看，在使用內(nèi)存的過程中，我們經(jīng)常發(fā)生一些什么樣的錯誤。以及我們應(yīng)該采取哪些對策。
發(fā)生內(nèi)存錯誤是件非常麻煩的事情。編譯器不能自動發(fā)現(xiàn)這些錯誤，通常是在程序運(yùn)行時才能捕捉到。而這些錯誤大多沒有明顯的癥狀，時隱時現(xiàn)，增加了改錯的難度。有時用戶怒氣沖沖地把你找來，程序卻沒有發(fā)生任何問題，你一走，錯誤又發(fā)作了。
常見的內(nèi)存錯誤及其對策如下：
1 內(nèi)存分配未成功，卻使用了它。
編程新手常犯這種錯誤，因為他們沒有意識到內(nèi)存分配會不成功。常用解決辦法是，在使用內(nèi)存之前檢查指針是否為NULL。如果指針p是函數(shù)的參數(shù)，那么在函數(shù)的入口處用assert(p!=NULL)進(jìn)行檢查。如果是用malloc或new來申請內(nèi)存，應(yīng)該用if(p==NULL) 或if (p!=NULL)進(jìn)行防錯處理。
2 內(nèi)存分配雖然成功，但是尚未初始化就引用它。
犯這種錯誤主要有兩個起因：一是沒有初始化的觀念；二是誤以為內(nèi)存的缺省初值全零，導(dǎo)致引用初值錯誤（例如數(shù)組）。
內(nèi)存的缺省初值究竟是什么并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，盡管有些時候為零值，我們寧可信其無不可信其有。所以無論用何種方式創(chuàng)建數(shù)組，都別忘了賦初值，即便是賦零值也不可省略， 不要嫌麻煩。
3 內(nèi)存分配成功并且已經(jīng)初始化，但操作越過了內(nèi)存的邊界。
例如在使用數(shù)組時經(jīng)常發(fā)生下標(biāo)“多1”或者“少1”的操作。特別是在for循環(huán)語句 中，循環(huán)次數(shù)很容易搞錯，導(dǎo)致數(shù)組操作越界。
4 忘記了釋放內(nèi)存，造成內(nèi)存泄露。
含有這種錯誤的函數(shù)每被調(diào)用一次就丟失一塊內(nèi)存。剛開始時系統(tǒng)的內(nèi)存充足，你看不到錯誤。終有一次程序突然死掉，系統(tǒng)出現(xiàn)提示：內(nèi)存耗盡。
動態(tài)內(nèi)存的申請與釋放必須配對，程序中malloc與free的使用次數(shù)一定要相同，否則肯定有錯誤（new/delete同理）。
5 釋放了內(nèi)存卻繼續(xù)使用它。
有三種情況：
（1）程序中的對象調(diào)用關(guān)系過于復(fù)雜，實在難以搞清楚某個對象究竟是否已經(jīng)釋放了內(nèi)存，此時應(yīng)該重新設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從根本上解決對象管理的混亂局面。
?。?）函數(shù)的return語句寫錯了，注意不要返回指向“棧內(nèi)存”的“指針”或者“引用”，因為該內(nèi)存在函數(shù)體結(jié)束時被自動銷毀。
首先我們要了解內(nèi)存的分配方式。一般來說，內(nèi)存的分配方式有三種：
1．從靜態(tài)存儲區(qū)域分配。內(nèi)存在程序編譯的時候就已經(jīng)分配好，這塊內(nèi)存在程序的整
個運(yùn)行期間都存在。例如全局變量，static變量。
2．在棧上創(chuàng)建。在執(zhí)行函數(shù)時，函數(shù)內(nèi)局部變量的存儲單元都可以在棧上創(chuàng)建，函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時這些存儲單元自動被釋放。棧內(nèi)存分配運(yùn)算內(nèi)置于處理器的指令集中，效率很高，但是分配的內(nèi)存容量有限。
3．從堆上分配，亦稱動態(tài)內(nèi)存分配。程序在運(yùn)行的時候用malloc或new申請任意多少的內(nèi)存，程序員自己負(fù)責(zé)在何時用free或delete釋放內(nèi)存。動態(tài)內(nèi)存的生存期由我們決定，使用非常靈活，但問題也最多。
以上三種分配方式，我們要注意內(nèi)存生命期的問題：
1．靜態(tài)分配的區(qū)域的生命期是整個軟件運(yùn)行期，就是說從軟件運(yùn)行開始到軟件終止退出。只有軟件終止運(yùn)行后，這塊內(nèi)存才會被系統(tǒng)回收
2．在棧中分配的空間的生命期與這個變量所在的函數(shù)和類相關(guān)。如果是函數(shù)中定義的局部變量，那么它的生命期就是函數(shù)被調(diào)用時，如果函數(shù)運(yùn)行結(jié)束，那么這塊內(nèi)存就會被回收。如果是類中的成員變量，則它的生命期與類實例的生命期相同
3．在堆上分配的內(nèi)存，生命期是從調(diào)用new或者malloc開始，到調(diào)用delete或者free結(jié)束。如果不掉用delete或者free。則這塊空間必須到軟件運(yùn)行結(jié)束后才能被系統(tǒng)回收。
下面我們再看看，在使用內(nèi)存的過程中，我們經(jīng)常發(fā)生一些什么樣的錯誤。以及我們應(yīng)該采取哪些對策。
發(fā)生內(nèi)存錯誤是件非常麻煩的事情。編譯器不能自動發(fā)現(xiàn)這些錯誤，通常是在程序運(yùn)行時才能捕捉到。而這些錯誤大多沒有明顯的癥狀，時隱時現(xiàn)，增加了改錯的難度。有時用戶怒氣沖沖地把你找來，程序卻沒有發(fā)生任何問題，你一走，錯誤又發(fā)作了。
常見的內(nèi)存錯誤及其對策如下：
1 內(nèi)存分配未成功，卻使用了它。
編程新手常犯這種錯誤，因為他們沒有意識到內(nèi)存分配會不成功。常用解決辦法是，在使用內(nèi)存之前檢查指針是否為NULL。如果指針p是函數(shù)的參數(shù)，那么在函數(shù)的入口處用assert(p!=NULL)進(jìn)行檢查。如果是用malloc或new來申請內(nèi)存，應(yīng)該用if(p==NULL) 或if (p!=NULL)進(jìn)行防錯處理。
2 內(nèi)存分配雖然成功，但是尚未初始化就引用它。
犯這種錯誤主要有兩個起因：一是沒有初始化的觀念；二是誤以為內(nèi)存的缺省初值全零，導(dǎo)致引用初值錯誤（例如數(shù)組）。
內(nèi)存的缺省初值究竟是什么并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，盡管有些時候為零值，我們寧可信其無不可信其有。所以無論用何種方式創(chuàng)建數(shù)組，都別忘了賦初值，即便是賦零值也不可省略， 不要嫌麻煩。
3 內(nèi)存分配成功并且已經(jīng)初始化，但操作越過了內(nèi)存的邊界。
例如在使用數(shù)組時經(jīng)常發(fā)生下標(biāo)“多1”或者“少1”的操作。特別是在for循環(huán)語句 中，循環(huán)次數(shù)很容易搞錯，導(dǎo)致數(shù)組操作越界。
4 忘記了釋放內(nèi)存，造成內(nèi)存泄露。
含有這種錯誤的函數(shù)每被調(diào)用一次就丟失一塊內(nèi)存。剛開始時系統(tǒng)的內(nèi)存充足，你看不到錯誤。終有一次程序突然死掉，系統(tǒng)出現(xiàn)提示：內(nèi)存耗盡。
動態(tài)內(nèi)存的申請與釋放必須配對，程序中malloc與free的使用次數(shù)一定要相同，否則肯定有錯誤（new/delete同理）。
5 釋放了內(nèi)存卻繼續(xù)使用它。
有三種情況：
（1）程序中的對象調(diào)用關(guān)系過于復(fù)雜，實在難以搞清楚某個對象究竟是否已經(jīng)釋放了內(nèi)存，此時應(yīng)該重新設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從根本上解決對象管理的混亂局面。
?。?）函數(shù)的return語句寫錯了，注意不要返回指向“棧內(nèi)存”的“指針”或者“引用”，因為該內(nèi)存在函數(shù)體結(jié)束時被自動銷毀。
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