编程笔记

前言：该文章用于记录个人平时的阅读笔记或者编程随想。内容比较片段化，有些地方略过，有些地方会直接引用，不会细讲，目的只是一个reminder。

C++ 智能指针

C++ 智能指针能够自动释放指针指向的内存，避免内存泄露的危险。常用的C++智能指针有shared_ptr，auto_ptr，unique_ptr和weak_ptr。

常见的内存错误

１．内存分配不成功却使用了它。并不是所有内存分配都会成功，在使用之前使用assert(p!=NULL)来检查指针是否为NULL。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。
２．内存分配成功却忘记初始化而直接使用。由于没有初始化指针会乱指导致产生野指针。在变量声明时就可以直接初始化或者指向NULL。

char *p = NULL;
char *str = (char *) malloc(100);

３．内存分配和初始化成功，但操作内存越界、尤其是在使用for循环时，容易混淆下标的范围。
４．忘记释放内存，造成内存泄露。如果不是使用智能指针，一个new对应一个delete（malloc与free相同），切记切记！
５．多次释放同一个内存。
６．使用free或delete释放了内存后，没有将指针指向NULL。导致产生“野指针”。
７．已经释放内存了却还使用它。

注意事项

内容修改和比较

常量字符串不能修改。虽然从语法上看没有错误，编译器不能发现错误，但是在运行时会出错。

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;

数组不能直接进行复制和比较。将数组a内容复制给b不能简单使用b = a，否则产生编译错误，应该使用strcpy。同理使用strcmp比较两个数组。

// 数组…
char a[] = "hello";
char b[10];
strcpy(b, a); // 不能用 b = a;
if(strcmp(b, a) == 0) // 不能用 if (b == a)
…
// 指针…
int len = strlen(a);
char *p = (char *)malloc(sizeof(char)*(len+1));
strcpy(p,a); // 不要用 p = a;
if(strcmp(p, a) == 0) // 不要用 if (p == a)

注意当数组作为函数的参数进行传递时，该数组自动退化为同类型的指针。如下示例中，不论数组a的容量是多少，sizeof(a)始终等于sizeof(char *)。

void Func(char a[100])
{
　cout<< sizeof(a) << endl; // 4字节而不是100字节
}

指针参数的传递

不要使用指针去申请动态内存。下例中str最后还是NULL。

void GetMemory(char *p, int num)
{
　p = (char *)malloc(sizeof(char) * num);
}
void Test(void)
{
　char *str = NULL;
　GetMemory(str, 100);  // str 仍然为 NULL
　strcpy(str, "hello"); // 运行错误
}

毛病出在函数GetMemory中。编译器总是要为函数的每个参数制作临时副本，指针参数p的副本是 _p，编译器使 _p = p。如果函数体内的程序修改了_p的内容，就导致参数p的内容作相应的修改。这就是指针可以用作输出参数的原因。在本例中，_p申请了新的内存，只是把_p所指的内存地址改变了，但是p丝毫未变。所以函数GetMemory并不能输出任何东西。事实上，每执行一次GetMemory就会泄露一块内存，因为没有用free释放内存。

如果非得要用指针参数去申请内存，那么应该改用“指向指针的指针”，见示例：

void GetMemory2(char **p, int num)
{
　*p = (char *)malloc(sizeof(char) * num);
}

void Test2(void)
{
　char *str = NULL;
　GetMemory2(&str, 100); // 注意参数是 &str，而不是str
　strcpy(str, "hello");
　cout<< str << endl;
　free(str);
}

由于“指向指针的指针”这个概念不容易理解，我们可以用函数返回值来传递动态内存。这种方法更加简单，见示例：

char *GetMemory3(int num)
{
　char *p = (char *)malloc(sizeof(char) * num);
　return p;
}

void Test3(void)
{
　char *str = NULL;
　str = GetMemory3(100);
　strcpy(str, "hello");
　cout<< str << endl;
　free(str);
}

用函数返回值来传递动态内存这种方法虽然好用，但是常常有人把return语句用错了。这里强调不要用return语句返回指向“栈内存”的指针，因为该内存在函数结束时自动消亡，见示例：

char *GetString(void)
{
　char p[] = "hello world";
　return p;          // 编译器将提出警告
}

void Test4(void)
{
　char *str = NULL;
　str = GetString(); // str 的内容是垃圾
　cout<< str << endl;
}

用调试器逐步跟踪Test4，发现执行str = GetString语句后str不再是NULL指针，但是str的内容不是“hello world”而是垃圾。

如果把上述示例改写成如下示例，会怎么样？

char *GetString2(void)
{
　char *p = "hello world";
　return p;
}
void Test5(void)
{
　char *str = NULL;
　str = GetString2();
　cout<< str << endl;
}

函数Test5运行虽然不会出错，但是函数GetString2的设计概念却是错误的。因为GetString2内的“hello world”是常量字符串，位于静态存储区，它在程序生命期内恒定不变。无论什么时候调用GetString2，它返回的始终是同一个“只读”的内存块。

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