值傳遞, 指針傳遞?
這幾天在學(xué)習(xí)C過程中,在使用指針作為函數(shù)參數(shù)傳遞的時(shí)候出現(xiàn)了問題,根本不知道從何得解:源代碼如下:
createNode(BinNode *tree,char *p)
{
tree = (BinNode *) malloc(sizeof(BinNode));
tree->data = *p;
}
該代碼段的意圖是通過一個(gè)函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)二叉樹的節(jié)點(diǎn),然而在,調(diào)用該函數(shù)后,試圖訪問該節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)體的成員時(shí)候,卻發(fā)生了內(nèi)存訪問錯(cuò)誤,到底問題出在哪兒呢?
一直不明白指針作為函數(shù)參數(shù)傳值的機(jī)制,翻開林銳的《高質(zhì)量C/C++編程指南》,找到了答案。
[如果函數(shù)的參數(shù)是一個(gè)指針,不要指望用該指針去申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存]
原來問題出在C編譯器原理上:編譯器總是要為函數(shù)的每個(gè)參數(shù)制作臨時(shí)副本,指針參數(shù)tree的副本是 _tree,編譯器使 _tree = tree。如果函數(shù)體內(nèi)的程序修改了_tree的內(nèi)容,就導(dǎo)致參數(shù)tree的內(nèi)容作相應(yīng)的修改。這就是指針可以用作輸出參數(shù)的原因。
即上面的函數(shù)代碼經(jīng)過編譯后成為:
createNode(BinNode *tree,char *p)
{
BinNode *_tree;
_tree = tree;
_tree = (BinNode *) malloc(sizeof(BinNode));
_tree->data = *p;
}
如果沒有
_tree = (BinNode *) malloc(sizeof(BinNode));
這個(gè)語句,在函數(shù)體內(nèi)修改了_tree的內(nèi)容,將會(huì)導(dǎo)致參數(shù)tree的內(nèi)容作相應(yīng)的修改,因?yàn)樗鼈冎赶蛳嗤膬?nèi)存地址。而
_tree = (BinNode *) malloc(sizeof(BinNode));
這個(gè)句,系統(tǒng)重新分配內(nèi)存給_tree指針,_tree指針指向了系統(tǒng)分配的新地址,函數(shù)體內(nèi)修改的只是_tree的內(nèi)容,對(duì)原tree所指的地址的內(nèi)容沒有任何影響。因此,函數(shù)的參數(shù)是一個(gè)指針時(shí),不要在函數(shù)體內(nèi)部改變指針?biāo)傅牡刂罚菢雍翢o作用,需要修改的只能是指針?biāo)赶虻膬?nèi)容。即應(yīng)當(dāng)把指針當(dāng)作常量。
如果非要使用函數(shù)指針來申請(qǐng)內(nèi)存空間,那么需要使用指向指針的指針
createNode(BinNode **tree,char *p)
{
*tree = (BinNode *) malloc(sizeof(BinNode));
}
上面的是林銳的說法,目前來說不知道怎么去理解,不過可以有另外的方案,通過函數(shù)返回值傳遞動(dòng)態(tài)內(nèi)存:
BinNode *createNode()
{
BinNode *tree;
tree = (BinNode *) malloc(sizeof(BinNode));
return tree;
}
這個(gè)倒還說得過去,因?yàn)楹瘮?shù)返回的是一個(gè)地址的值,該地址就是申請(qǐng)的內(nèi)存塊首地址。但是,這個(gè)容易和另外的一個(gè)忠告相混繞
[不要用return語句返回指向“棧內(nèi)存”的指針,因?yàn)樵搩?nèi)存在函數(shù)結(jié)束時(shí)自動(dòng)消亡]
這里區(qū)分一下靜態(tài)內(nèi)存,棧內(nèi)存和動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存(堆內(nèi)存)的區(qū)別:
(1) 從靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)域分配。內(nèi)存在程序編譯的時(shí)候就已經(jīng)分配好,這塊內(nèi)存在程序的整個(gè)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(shí),函數(shù)內(nèi)局部變量的存儲(chǔ)單元都可以在棧上創(chuàng)建,函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時(shí)這些存儲(chǔ)單元自動(dòng)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(dòng)態(tài)內(nèi)存分配。程序在運(yùn)行的時(shí)候用malloc或new申請(qǐng)任意多少的內(nèi)存,程序員自己負(fù)責(zé)在何時(shí)用free或delete釋放內(nèi)存。動(dòng)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。
因此,試圖返回一個(gè)棧上分配的內(nèi)存將會(huì)引發(fā)未知錯(cuò)誤
char *GetString(void)
{
char p[] = "hello world";
return p; // 編譯器將提出警告
}
p是在棧上分配的內(nèi)存,函數(shù)結(jié)束后將會(huì)自動(dòng)釋放,p指向的內(nèi)存區(qū)域內(nèi)容不是"hello world",而是未知的內(nèi)容。
如果是返回靜態(tài)存儲(chǔ)的內(nèi)存呢:
char *GetString(void)
{
char *p = "hello world";
return p;
}
這里“hello world”是常量字符串,位于靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū),它在程序生命期內(nèi)恒定不變。無論什么時(shí)候調(diào)用GetString,它返回的始終是同一個(gè)“只讀”的內(nèi)存塊。
[參考:林銳《高質(zhì)量C/C++編程指南》]