面試挖坑題(4)之c語言記憶體問題

2021-10-08 21:13:10 字數 2500 閱讀 6558

1、問題:記憶體使用

有人寫了乙個將整數轉換為字串的函式:

char *itoa (int n)

如果我呼叫這個函式:char *str5 = itoa(5),str5會是什麼結果呢?

答案分析:

答案是不確定,可以確定的是肯定不是我們想要的 「5」。

retbuf定義在函式體中,是乙個區域性變數,它的記憶體空間位於棧(stack)中的某個位置,其作用範圍也僅限於在itoa()這個函式中。當itoa()函式退出時,retbuf在呼叫棧中的內容將被收回,這時,這塊記憶體位址可能存放別的內容。因此將retbuf這個區域性變數返回給呼叫者是達不到預期的目的的。

那麼如何解決這個問題呢,不用擔心,方法不但有,而且還不止乙個,下面就來闡述三種能解決這個問題的辦法:

1)、在itoa()函式內部定義乙個static char retbuf[20],根據靜態變數的特性,我們知道,這可以保證函式返回後retbuf的空間不會被收回,原因是函式內的靜態變數並不是放在棧中,而是放在程式中乙個叫「.bss」段的地方,這個地方的內容是不會因為函式退出而被收回的。

這種辦法確實能解決問題,但是這種辦法同時也導致了itoa()函式變成了乙個不可重入的函式(即不能保證相同的輸入肯定有相同的輸出),另外, retbuf 中的內容會被下一次的呼叫結果所替代,這種辦法不值得推薦。

2)、在itoa()函式內部用malloc() 為retbuf申請記憶體,並將結果存放其中,然後將retbuf返回給呼叫者。由於此時retbuf位於堆(heap)中,也不會隨著函式返回而釋放,因此可以達到我們的目的。

但是有這樣一種情況需要注意:itoa()函式的呼叫者在不需要retbuf的時候必須把它釋放,否則就造成記憶體洩漏了,如果此函式和呼叫函式都是同乙個人所寫,問題不大,但如果不是,則比較容易會疏漏此釋放記憶體的操作。

3)、將函式定義為char *itoa(int n, char *retbuf),且retbuf的空間由呼叫者申請和釋放,itoa()只是將轉換結果存放到retbuf而已。

這種辦法明顯比第

一、二種方法要好,既避免了方法1對函式的影響,也避免了方法2對記憶體分配釋放的影響,是目前一種比較通行的做法。

擴充套件分析:

1)、程式中有不同的記憶體段,包括:

.data - 已初始化全域性/靜態變數,在整個軟體執行過程中有效;

.bss - 未初始化全域性/靜態變數,在整個軟體執行過程中有效;

.stack - 函式呼叫棧,其中的內容在函式執行期間有效,並由編譯器負責分配和收回;

.heap - 堆,由程式顯式分配和收回,如果不收回就是記憶體洩漏。

2)、自己使用的記憶體最好還是自己申請和釋放。

這可以說是乙個記憶體分配和釋放的原則,比如說上面解決辦法的第二種,由itoa()分配的記憶體,最後由呼叫者釋放,就不是乙個很好的辦法,還不如用第三種,由呼叫者自己申請和釋放。另外這個原則還有一層意思是說:如果你要使用乙個指標,最好先確信它已經指向合法記憶體區了,如果沒有就得自己分配,要不就是非法指標訪問。很多程式的致命錯誤都是訪問乙個沒有指向合法記憶體區的指標,這也包括空指標。

2、問題:記憶體分配 & sizeof

我使用sizeof來計算乙個指標變數,我希望得到這個指標變數所分配的記憶體塊的大小,可以嗎?

char *p = null;

int nmemsize = 0;

…p = malloc(1024);

nmemsize = sizeof(p);

答案是達不到你的要求,sizeof只能告訴你指標本身占用的記憶體大小。指標所指向的記憶體,如果是malloc分配的,sizeof 是沒有辦法知道的。換句話說,malloc分配的記憶體是沒有辦法向記憶體管理模組進行事後查詢的,當然你可以自己編寫**來維護。
3、 問題:棧記憶體使用

下面程式執行有什麼問題?

char *getstring(void)

void test4(void)

答案與分析:

返回棧記憶體,記憶體可能被銷毀,也可能不被銷毀,但是,出了作用域之後已被標記成可被系統使用,所以,亂七八糟不可知內容,當然,返回的指標的內容,應該是不變的,特殊時候是有用的,比如,可以用來探測系統記憶體分配規律等等。

我想盡可能地避免記憶體使用上的問題,有什麼捷徑嗎?

答案與分析:

除非做一件從沒有人做過的事情,否則,都是有捷徑可言的,那就是站在前人的肩膀上,現在各個大公司都有自己的編碼規範,這些規範凝聚了很多的經驗和教訓,有較高的使用價值,鑑於這些規範在網上流傳很多,這裡我就不再列出了,感興趣的,推薦參考林銳的《高質量c/c++程式設計指南》。

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