指针悬挂
指针是C/C++语言中一种特殊的数据类型,它的值是一块内存区域的地址。使用指针要求,它的值必须是指向一块分配给你使用的地址,且使用的内存不能超过它分配时的大小。例如:
char * p = new char[10];
这样的代码就给p分配一块有10个字节的内存,并把这块内存的开始地址放在p中。用户在使用时,必须保证引用的内存必须在以p开始到这块内存结束的范围内。
闲话少叙,说说指针悬挂。所谓指针悬挂是指指针指向了一块没有分配给用户使用的内存。指针悬挂一般由以下几种情况:
指针未初始化
这不仅仅是初学者才会犯的错误。尤其是全局指针变量,不初始化就使用的情况很正常,考虑如下代码:
char * g_pBuffer ; int g_nSize; void InitBuffer(int size) {g_nSize = size; g_pBuffer = new char[size];} void DumpBuffer() {CFile file; file.Open(filename,CFile::modeWrite); file.WriteHuge(g_pBuffer,g_nSize);}
这段代码如果InitBuffer只被调用一次且在DumpBUffer之前被调用自然没有问题,问题是,对于大项目中,这种函数调用的先后关系往往是很复杂的,这样就无法保证InitBuffer被先调用,在此函数被调用之前,这个指针就是一个悬挂着的指针。良好的编程习惯是:首先给指针初始化为一个0值(注意我这里没有用空值,因为空值这个术语含义不明),然后在使用的时候检查这个指针,修改后的代码如下:
char * g_pBuffer =(char*)0; int g_nSize =0; void InitBuffer(int size) {if((char*)0 != g_pBuffer) {} void DumpBuffer() {delete [] g_pBuffer;} g_nSize = size; g_pBuffer = new char[size];if((char*)0 == g_pBuffer) {}InitBuffer(100);} CFile file; file.Open(filename,CFile::modeWrite); file.WriteHuge(g_pBuffer,g_nSize);
指针拷贝后删除了指针
如果在使用指针过程中对指针进行了拷贝,然后其中一个拷贝被删除,则另外一个拷贝就成了悬挂指针,如下代码就是一个例子:
char * g_pBuffer =(char*)0; int g_nSize =0; void InitBuffer(int size,char * pBuffer) {if((char*)0 != g_pBuffer) {} void DumpBuffer() {delete [] g_pBuffer;} g_nSize = size; g_pBuffer = pBuffer;if((char*)0 == g_pBuffer) {} void UseBuffer() {InitBuffer(100);} CFile file; file.Open(filename,CFile::modeWrite); file.WriteHuge(g_pBuffer,g_nSize);char * pBuffer = new char[100]; InitBuffer(100,pBuffer); delete []pBuffer; DumpBuffer();}关注蓝色代码,在InitBuffer之后,pBuffer立刻被删除,而此时g_pBuffer还保存这个指针的一个备份,这个备份就成为一个 悬挂的指针。因此在保存备份的时候一定要小心,否则就会出问题。
类和结构中的指针悬挂
在类和结构中的指针则更容易出危险。我们假设要设计一个字符串类如下:
class CMyString { protected:int m_nSize; char* m_pData;public:CMyString(const char * pStr); virtual ~CMyString();}; CMyString::CMyString(const char * pstr) { m_nSize = strlen(pstr); m_pData = new char[m_nSize +1]; strcpy(m_pData,pstr); } CMyString::~CMyString() { delete[]m_pData }这段代码似乎没有问题,实际上隐含了很严重的问题。考虑下面这段代码:
CMyString GetString() {}return str3;
- CMyString str1 = "haha";
- CMyString str2 = "xixi";
- CMyString str3 = str1;
- str2 = str1;
上述代码中,1、2行分别初始化了一个CMyString对象,第三行则使用str1来初始化str3,第四行则使用等于号赋值。下面对于 第三行和第四行分别说明问题。
拷贝构造函数问题
对于第三行,系统调用CMyString的拷贝构造函数来初始化str3,其调用格式等价于
CMyString str3(str1);由于CMyString没有提供拷贝构造函数,编译器会把str1的内容原原本本的复制给str3,这样,str1.m_pData这个指针也 被复制给str3了。在函数退出时,str1首先析构(顺序和编译器有关,这里只是一个假设,其实谁先析构问题都一样), 其析构函数删除了m_pData,此时str3的m_pData就成为一个悬挂指针。当str3析构时,它试图删除m_pData必然造成一个异常。
对于GetString函数本身而言,它返回了str3对象,返回过程会创建一个CMyString临时对象,并用str3作为参数调用拷贝构造 函数,其结果和前面所述一样。
operator=问题
在第四行,程序使用=运算符给str2赋值。由于类没有提供operator =,编译器缺省实现是把str1的内容完全复制给str2, 这样导致的后果和前面是一样的。
避免指针悬挂的要点
- 不保存指针的拷贝,如果要保存指针指向的内容,则新分配一块大小相等的内存,把其内容完全拷贝过去。如果确实不得不 保存拷贝,必须小心关注每个拷贝的使用情况,一旦一个拷贝进行了删除,则其他拷贝必须立刻放弃使用。
- 包含指针的结构和类必须实现拷贝构造函数和operator=运算符,如果不愿意实现,对其赋值和构造必须 针对每个成员变量进行特殊处理。
- 如果结构或者类的成员变量直接或者间接的包含指针,也必须如前一条处理(例如结构中定义了string成员)
- 指针使用完毕并删除后,应该把指针变量的值设置为0。