C语言深度挖掘

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,C,语言的深度挖掘(一),变量的表示与存储问题,是否入门？,改进,有错吗？,为什么在每个头文件都能见到,哪个执行效率高？,浮点数的内存表示问题,无符号整数与有符号整数,可以少传一个参数吗？,为什么有时相同有时不同？,12,15,12,12,改成char a10;,会输出什么？,结构体变量的内存表示,联合类型变量的内存表示,实际应用的例子,位域,应用位域的例子段描述符,C/C+,程序运行时的内存结构,全局变量、用,static,修饰的局部变量都存储在静态数据区。,程序指令和大部分字面常量都存储在代码区。,大部分函数的形参和局部变量都存储在栈区。,程序中动态分配的内存都存储在堆区。,一小部分函数形参和局部变量存储在,CPU,寄存器组中。,静态数据区,代码区,栈区,堆区,CPU寄存器组,常量数据区,已初始化区,未初始化区,变量的生存期,把程序运行时一个变量占有内存空间的时间段称为该变量的,生存期,。,C+,把变量的生存期分为：,静态,、,自动,和,动态,三种。,静态生存期,：全局变量都具有静态生存期，它们的内存空间从程序开始执行时就进行分配，直到程序结束才被收回。,自动生存期,：局部变量和函数形参一般都具有自动生存期，它们的内存空间在程序执行到定义它们的复合语句,(,包括函数体,),时才分配，当定义它们的复合语句执行结束时内存被收回。,动态生存期,：具有动态生存期的变量的生存时间是由程序员自由控制的，其内存空间用,new,操作符分配，用,delete,回收。,在定义局部变量时，可以为它们加上存储类修饰符,auto,、,static,和,register,来指出它们的生存期。,定义为,static,存储类型的局部变量具有静态生存期，它们也被存放在静态数据区。,关键字,volatile,的作用,main函数为空居然也有输出？,关键字,extern,的作用,错了！,系统栈与过程调用,局部变量 var_main,参数 arg_A2=1,返回地址,其他信息,局部变量 var_A2,参数 arg_B2=3,返回地址,其他信息,局部变量 var_A1,局部变量 var_B2,.,局部变量 var_B1,.,栈底,栈顶,参数arg_A1=2,参数 arg_B1=4,func_B,的栈帧,func_A,的栈帧,main,的栈帧,有问题吗？,有问题吗？,输出什么？,存储位置是否相同？,输出什么？,输出什么？,常量成了变量？,堆内存管理方法初探,int*p1=(int*)malloc(sizeof(int);,char*p2=(char*)malloc(sizeof(char);,free(p1);,free(p2);,1000,大,基地址,长度,1000,100,自由内存区表,基地址,长度,占用内存区表,堆内存管理方法初探,int*p1=(int*)malloc(sizeof(int);,char*p2=(char*)malloc(sizeof(char);,free(p1);,free(p2);,1000,大,基地址,长度,1004,96,自由内存区表,基地址,长度,1000,4,占用内存区表,堆内存管理方法初探,int*p1=(int*)malloc(sizeof(int);,char*p2=(char*)malloc(sizeof(char);,free(p1);,free(p2);,1000,大,基地址,长度,1004,6,100B,89,自由内存区表,基地址,长度,1000,4,100A,1,占用内存区表,100A,最先适配算法,最佳适配算法,堆内存管理方法初探,int*p1=(int*)malloc(sizeof(int);,char*p2=(char*)malloc(sizeof(char);,free(p1);,free(p2);,1000,大,基地址,长度,1000,10,100B,89,自由内存区表,基地址,长度,1000,4,100A,1,占用内存区表,100A,堆的紧缩问题,堆内存管理方法初探,int*p1=(int*)malloc(sizeof(int);,char*p2=(char*)malloc(sizeof(char);,free(p1);,free(p2);,1000,大,基地址,长度,1000,100,自由内存区表,基地址,长度,1000,4,100A,1,占用内存区表,100A,使用malloc和free的注意事项,刚刚分配的动态内存的初始值是不确定的,不能对同一指针,(,地址,),连续两次进行,free,操作,不能对指向静态内存区,(,全局变量,),或栈内存区,(,局部变量,),的指针应用,free(,但可以对空指针,NULL,应用,free),。,对一个指针应用,free,之后，它的值不会改变，但它指向了一个无效的内存区，这时称该指针为“悬空指针”。,如果没有及时释放某块动态内存，并且将指向它的指针指向了别处，就会造成“内存泄漏”。,执行,malloc,和,free,函数有一定的代价，所以对于较小的变量不应该放在动态内存之中，并且尽量避免频繁地分配和释放动态内存。,使用堆内存时的常见错误,内存分配未成功，却使用了它。,内存分配虽然成功，但是尚未初始化就引用它。,(,误认为初始值为,0),内存分配成功并且已经初始化，但操作越过了内存的边界。,忘记了释放内存，造成内存泄露。,释放了内存却继续使用它。,关于悬空指针,一个指针变量，如果不为NULL且没有指向有效的内存地址，都称为“悬空指针”,通过悬空指针访问其指向的内存区会使程序产生不可预知的错误。,如何避免悬空指针：,定义指针变量时坚持对其进行正确的初始化,在用,free,或,delete,释放内存之后，应及时将相应的指针置为,NULL,悬空指针的例子(一),void,somefuncion(),int,*p;,.,*p=7;,.,void,somefuncion(),int,*p=NULL;,/正确地进行初始化,.,*p=7;,.,悬空指针的例子(二),int,main(),int,*p=NULL;,p=(,int,*)malloc(,sizeof,(,int,);,*p=5;,free(p);,/do something,*p=7;,printf(%d,*p);,free(p);,p=NULL;,内存泄漏的例子(一),void,MyFunction(,int,nSize),char,*p=,new,char,nSize;,if,(!SomeFunc(),printf(“Error”);,return,;,/using the string pointed by p;,delete,p;,内存泄漏的例子(二),char,*TransToEng(,const,char,*inputStr)/,将中文翻译成英文,char,*outputStr=(,char,*)malloc();,/*翻译*/,return,outputStr;,int,main(),char,*chineseStr=欢迎光临;,char,*englishStr=TransToEng(欢迎光临);,printf(%s,englishStr);,如何避免内存泄漏,运行检测法,定义自己的,malloc,和,free,函数，或者对,new,和,delete,进行重载，在运行时跟踪记录动态内存的分配和释放情况,利用专用的检测工具，如,BoundsChecker,、,Purify,和,Performance Monitor,利用复杂的程序设计技术,(C+),智能指针技术,为,C+,增加垃圾回收机制,(,可参考,C+,编程艺术,艺术,),