復(fù)雜的東西寫(xiě)多了，如今寫(xiě)點(diǎn)簡(jiǎn)單的好了。由于功能上的需要，
Vczh Library++3.0被我搞得很離譜。為了開(kāi)發(fā)維護(hù)的遍歷、減少粗心犯下的錯(cuò)誤以及增強(qiáng)單元測(cè)試、回歸測(cè)試和測(cè)試工具，因此記錄下一些開(kāi)發(fā)上的小技巧，以便拋磚引玉，造福他人。歡迎高手來(lái)噴，菜鳥(niǎo)膜拜。
上一篇文章講到了如何檢查內(nèi)存泄露。其實(shí)只要肯用C++的STL里面的高級(jí)功能的話，內(nèi)存泄露是很容易避免的。我在開(kāi)發(fā)Vczh Library++ 3.0的時(shí)候，所有的測(cè)試用例都保證跑完了沒(méi)有內(nèi)存泄露。但是很可惜有些C++團(tuán)隊(duì)不能使用異常，更甚者不允許寫(xiě)構(gòu)造函數(shù)析構(gòu)函數(shù)之類(lèi)，前一個(gè)還好，后一個(gè)簡(jiǎn)直就是在用C。當(dāng)然有這些變態(tài)規(guī)定的地方STL都是用不了的，所以我們更加需要扎實(shí)的基礎(chǔ)來(lái)開(kāi)發(fā)C++程序。
今天這一篇主要還是講指針的問(wèn)題。因?yàn)樯弦黄恼乱还P帶過(guò)，今天就來(lái)詳細(xì)講內(nèi)存泄漏或者野指針發(fā)生的各種情況。當(dāng)然我不可能一下子舉出全部的例子，只能說(shuō)一些常見(jiàn)的。
一、錯(cuò)誤覆蓋內(nèi)存。
之前提到的不能隨便亂memset其實(shí)就是為了避免這個(gè)問(wèn)題的。其實(shí)memcpy也不能亂用，我們來(lái)看一個(gè)例子，最簡(jiǎn)單的：
1 #define MAX_STRING 20;
2
3 struct Student
4 {
5 char name[MAX_STRING];
6 char id[MAX_STRING];
7 int chinese;
8 int math;
9 int english;
10 };
大家對(duì)這種結(jié)構(gòu)肯定十分熟悉，畢竟是大學(xué)時(shí)候經(jīng)常要寫(xiě)的作業(yè)題……好了，大家很容易看得出來(lái)這其實(shí)是C語(yǔ)言的經(jīng)典寫(xiě)法。我們拿到手之后，一般會(huì)先初始化一下，然后賦值。
1 Student vczh;
2 memset(&vczh, 0, sizeof(vczh));
3 strcpy(vczh.name, "vczh");
4 strcpy(vczh.id, "VCZH'S ID");
5 vczh.chinese=70;
6 vczh.math=90;
7 vczh.english=80;
為什么要在這里使用memset呢？memset的用處是將一段內(nèi)存的每一個(gè)字節(jié)都設(shè)置成同一個(gè)數(shù)字。這里是0，因此兩個(gè)字符串成員的所有字節(jié)都會(huì)變成0。因此在memset了Student之后，我們通過(guò)正常方法來(lái)訪問(wèn)name和id的時(shí)候都會(huì)得到空串。而且如果Student里面有指針的話，0指針代表的是沒(méi)有指向任何有效對(duì)象，因此這個(gè)時(shí)候?qū)χ羔樦赶虻膶?duì)象進(jìn)行讀寫(xiě)就會(huì)立刻崩潰。對(duì)于其他數(shù)值，0一般作為初始值也不會(huì)有什么問(wèn)題（double什么的要小心）。這就是我們寫(xiě)程序的時(shí)候使用memset的原因。
好了，如今社會(huì)進(jìn)步，人民當(dāng)家做主了，死程們?cè)僖膊恍枰艿娇蓯旱腃語(yǔ)言剝削了，我們可以使用C++！因此我們借助STL的力量把Student改寫(xiě)成下面這種帶有C++味道的形式：
1 struct Student
2 {
3 std::string name;
4 std::string id;
5 int chinese;
6 int math;
7 int english;
8 };
我們?nèi)匀恍枰獙?duì)Student進(jìn)行初始化，不然三個(gè)分?jǐn)?shù)還是隨機(jī)值。但是我們又不想每一次創(chuàng)建的時(shí)候都對(duì)他們分別進(jìn)行賦值初始化城0。這個(gè)時(shí)候你心里可能還是想著memset，
這就錯(cuò)了！在memset的時(shí)候，你會(huì)把std::string內(nèi)部的不知道什么東西也給memset掉。假如一個(gè)空的std::string里面存放的指針指向的是一個(gè)空的字符串而不是用0來(lái)代表空的時(shí)候，一下子內(nèi)部的指針就被你刷成0，等下std::string的析構(gòu)函數(shù)就沒(méi)辦法delete掉指針了，于是
內(nèi)存泄露就出現(xiàn)了。有些朋友可能不知道上面那句話說(shuō)的是什么意思，我們現(xiàn)在來(lái)模擬一下不能memset的std::string要怎么實(shí)現(xiàn)。
為了讓memset一定出現(xiàn)內(nèi)存泄露，那么std::string里面的指針必須永遠(yuǎn)都指向一個(gè)有效的東西。當(dāng)然我們還需要在字符串進(jìn)行復(fù)制的時(shí)候復(fù)制指針。我們這里不考慮各種優(yōu)化技術(shù)，用最簡(jiǎn)單的方法做一個(gè)字符串出來(lái)：
1 class String
2 {
3 private:
4 char* buffer;
5
6 public:
7 String()
8 {
9 buffer=new char[1];
10 buffer[0]=0;
11 }
12
13 String(const char* s)
14 {
15 buffer=new char[strlen(s)+1];
16 strcpy(buffer, s);
17 }
18
19 String(const String& s)
20 {
21 buffer=new char[strlen(s.buffer)+1];
22 strcpy(buffer, s.buffer);
23 }
24
25 ~String()
26 {
27 delete[] buffer;
28 }
29
30 String& operator=(const String& s)
31 {
32 delete[] buffer;
33 buffer=new char[strlen(s.buffer)+1];
34 strcpy(buffer, s.buffer);
35 }
36 };
于是我們來(lái)做一下memset。首先定義一個(gè)字符串變量，其次memset掉，讓我們看看會(huì)發(fā)生什么事情：
1 string s;
2 memset(&s, 0, sizeof(s));
第一行我們構(gòu)造了一個(gè)字符串s。這個(gè)時(shí)候字符串的構(gòu)造函數(shù)就會(huì)開(kāi)始運(yùn)行，因此strcmp(s.buffer, "")==0。第二行我們把那個(gè)字符串給memset掉了。這個(gè)時(shí)候s.buffer==0。于是函數(shù)結(jié)束了，字符串的析構(gòu)函數(shù)嘗試delete這個(gè)指針。我們知道delete一個(gè)0是不會(huì)有問(wèn)題的，因此程序不會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。
我們活生生把構(gòu)造函數(shù)賦值給buffer的new char[1]給丟了！鐵定發(fā)生內(nèi)存泄露！
好了，提出問(wèn)題總要解決問(wèn)題，我們不使用memset的話，怎么初始化Student呢？這個(gè)十分好做，我們只需要為Student加上構(gòu)造函數(shù)即可：
1 struct Student
2 {
3 
.//不重復(fù)那些聲明
4
5 Student():chinese(0),math(0),english(0)
6 {
7 }
8 };
這樣就容易多了。每當(dāng)我們定義一個(gè)Student變量的時(shí)候，所有的成員都初始化好了。name和id因?yàn)閟tring的構(gòu)造函數(shù)也自己初始化了，因此所有的成員也都初始化了。加入Student用了一半我們想再初始化一下怎么辦呢？也很容易：
1 Student vczh;
2 .//各種使用
3 vczh=Student();
經(jīng)過(guò)一個(gè)等號(hào)操作符的調(diào)用，舊Student的所有成員就被一個(gè)新的初始化過(guò)的Student給覆蓋了，就如同我們對(duì)一個(gè)int變量重新賦值一樣常見(jiàn)。當(dāng)然因?yàn)楦鞣N復(fù)制經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)，因此我們也要跟上面貼出來(lái)的string的例子一樣，實(shí)現(xiàn)好那4個(gè)函數(shù)。至此我十分不理解為什么某些團(tuán)隊(duì)不允許使用構(gòu)造函數(shù)，我猜就是為了可以memset，其實(shí)是很沒(méi)道理的。
二、異常。 咋一看內(nèi)存泄露跟異常好像沒(méi)什么關(guān)系，但實(shí)際上這種情況更容易發(fā)生。我們來(lái)看一個(gè)例子：
1 char* strA=new char[MAX_PATH];
2 if(GetXXX(strA, MAX_PATH)==ERROR) goto RELEASE_STRA;
3 char* strB=new char[MAX_PATH];
4 if(GetXXX(strB, MAX_PATH)==ERROR) goto RELEASE_STRB;
5
6 DoSomething(strA, strB);
7
8 RELEASE_STRB:
9 delete[] strB;
10 RELEASE_STRA:
11 delete[] strA;
相信這肯定是大家的常用模式。我在這里也不是教唆大家使用goto，不過(guò)對(duì)于這種例子來(lái)說(shuō)，用goto是最優(yōu)美的解決辦法了。但是大家可以看出來(lái)，我們用的是C++，因?yàn)檫@里有new。如果DoSomething發(fā)生了異常怎么辦呢？如果GetXXX發(fā)生了異常怎么辦呢？我們這里沒(méi)有任何的try-catch，一有異常，函數(shù)里克結(jié)束，兩行可憐的delete就不會(huì)被執(zhí)行到了，
于是內(nèi)存泄漏發(fā)生了！
那我們?nèi)绾伪苊膺@種情況下的內(nèi)存泄露呢？一些可愛(ài)的小盆友可能會(huì)想到，既然是因?yàn)闆](méi)有catch異常才發(fā)生的內(nèi)存泄露，那我們來(lái)catch吧：
1 char* strA=new char[MAX_PATH];
2 try
3 {
4 if(GetXXX(strA, MAX_PATH)==ERROR) goto RELEASE_STRA;
5 char* strB=new char[MAX_PATH];
6 try
7 {
8 if(GetXXX(strB, MAX_PATH)==ERROR) goto RELEASE_STRB;
9 DoSomething(strA, strB);
10 }
11 catch()
12 {
13 delete[] strB;
14 throw;
15 }
16 }
17 catch()
18 {
19 delete[] strA;
20 throw;
21 }
22
23 RELEASE_STRB:
24 delete[] strB;
25 RELEASE_STRA:
26 delete[] strA;
你能接受嗎？當(dāng)然是不能的。問(wèn)題出在哪里呢？因?yàn)镃++沒(méi)有try-finally。你看這些代碼到處都是雷同的東西，顯然我們需要編譯器幫我們把這些問(wèn)題搞定。最好的解決方法是什么呢？顯然還是構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。總之記住，
如果想要事情成對(duì)發(fā)生，那么使用構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。
第一步，GetXXX顯然只能支持C模式的東西，因此我們要寫(xiě)一個(gè)支持C++的：
1 bool GetXXX2(string& s)
2 {
3 char* str=new char[MAX_PATH];
4 bool result;
5 try
6 {
7 result=GetXXX(str, MAX_PATH);
8 if(result)s=str;
9 }
10 catch()
11 {
12 delete[] str;
13 throw;
14 }
15 delete[] str;
16 return result;
17 }
借助這個(gè)函數(shù)我們可以看到，因?yàn)橛辛薌etXXX這種C的東西，導(dǎo)致我們多了多少麻煩。不過(guò)這總是一勞永逸的，有了GetXXX2和修改之后的DoSomething2之后，我們就可以用更簡(jiǎn)單的方法來(lái)做了：
1 string a,b;
2 if(GetXXX2(a) && GetXXX2(b))
3 {
4 DoSomething2(a, b);
5 }
多么簡(jiǎn)單易懂。這個(gè)代碼在任何地方發(fā)生了異常，所有new的東西都會(huì)被delete。這就是析構(gòu)函數(shù)的一個(gè)好處。一個(gè)變量的析構(gòu)函數(shù)在這個(gè)變量超出了作用域的時(shí)候一定會(huì)被調(diào)用，無(wú)論代碼是怎么走出去的。
今天就說(shuō)到這里了。說(shuō)了這么多還是想讓大家不要小看構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。那種微不足道的因?yàn)橐恍〔糠植皇瞧款i的性能問(wèn)題而放棄構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的做法，終究是要為了修bug而加班的。只要明白并用好了構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)和異常，那么C++的特性也可以跟C一樣清楚明白便于理解，而且寫(xiě)出來(lái)的代碼更好看的。大家期待第三篇哈。
posted on 2010-06-23 10:12
陳梓瀚(vczh) 閱讀(11742)
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