c语言内存使用

文/楚云风  出处/天极网

　　问题：内存使用

　　有人写了一个将整数转换为字符串的函数：

char *itoa (int n)
{
　　char retbuf[20];
　　sprintf(retbuf, "%d", n);
　　return retbuf;
}

　　如果我调用这个函数：char *str5 = itoa(5)，str5会是什么结果呢？

　　答案分析：

　　答案是不确定，可以确定的是肯定不是我们想要的 “5”。

　　 retbuf定义在函数体中，是一个局部变量，它的内存空间位于栈（stack）中的某个位置，其作用范围也仅限于在itoa()这个函数中。当 itoa()函数退出时，retbuf在调用栈中的内容将被收回，这时，这块内存地址可能存放别的内容。因此将retbuf这个局部变量返回给调用者是达不到预期的目的的。

　　那么如何解决这个问题呢，不用担心，方法不但有，而且还不止一个，下面就来阐述三种能解决这个问题的办法：

　　1)、在itoa()函数内部定义一个static char retbuf[20]，根据静态变量的特性，我们知道，这可以保证函数返回后retbuf的空间不会被收回，原因是函数内的静态变量并不是放在栈中，而是放在程序中一个叫“.bss”段的地方，这个地方的内容是不会因为函数退出而被收回的。

　　这种办法确实能解决问题，但是这种办法同时也导致了itoa()函数变成了一个不可重入的函数（即不能保证相同的输入肯定有相同的输出），另外， retbuf [] 中的内容会被下一次的调用结果所替代，这种办法不值得推荐。

　　2)、在itoa()函数内部用malloc() 为retbuf申请内存，并将结果存放其中，然后将retbuf返回给调用者。由于此时retbuf位于堆（heap）中，也不会随着函数返回而释放，因此可以达到我们的目的。

　　但是有这样一种情况需要注意：itoa()函数的调用者在不需要retbuf的时候必须把它释放，否则就造成内存泄漏了，如果此函数和调用函数都是同一个人所写，问题不大，但如果不是，则比较容易会疏漏此释放内存的操作。

　　3)、将函数定义为 char *itoa（int n， char *retbuf），且retbuf的空间由调用者申请和释放，itoa()只是将转换结果存放到retbuf而已。

　　这种办法明显比第一、二种方法要好，既避免了方法1对函数的影响，也避免了方法2对内存分配释放的影响，是目前一种比较通行的做法。

   4）参见《C++沉思录》，还有一种方法是：类似方法2，但是调用者不需要释放。retbuf所指向的内存块的有效期保存到下一次itoa()函数调用为止。但是，如果调用者需要保留原来的结果，需要复制一份。

　　扩展分析：

　　其实就这个问题本身而言，我想大家都可以立刻想到答案，关键在于对内存这种敏感资源的正确和合理地利用，下面对内存做一个简单的分析：

　　1)、程序中有不同的内存段，包括：

　　.data - 已初始化全局/静态变量，在整个软件执行过程中有效；

　　 .bss - 未初始化全局/静态变量，在整个软件执行过程中有效；

　　.stack - 函数调用栈，其中的内容在函数执行期间有效，并由编译器负责分配和收回；

　　.heap - 堆，由程序显式分配和收回，如果不收回就是内存泄漏。

　　2)、自己使用的内存最好还是自己申请和释放。

　　这可以说是一个内存分配和释放的原则，比如说上面解决办法的第二种，由itoa()分配的内存，最后由调用者释放，就不是一个很好的办法，还不如用第三种，由调用者自己申请和释放。另外这个原则还有一层意思是说：如果你要使用一个指针，最好先确信它已经指向合法内存区了，如果没有就得自己分配，要不就是非法指针访问。很多程序的致命错误都是访问一个没有指向合法内存区的指针，这也包括空指针。

评论

1 楼 shaxquan 2010-06-17  

第三种情况，调用者很容易忘记给retbuf分配空间，初学者很容易这样使用strcpy，
int main() {
     char *str;
     strcpy(str, "hello,world");
     printf(str);

     return 0;
}
strcpy的函数原型很容易让人误解，char *strcpy(char *dest, const char *src);
误以为strcpy只需传入两个char指针.