正確的內(nèi)存管理的重要性
存在內(nèi)存錯(cuò)誤的 C 和 C++ 程序會(huì)導(dǎo)致各種問題。如果它們泄漏內(nèi)存，則運(yùn)行速度會(huì)逐漸變慢，并最終停止運(yùn)行；如果覆蓋內(nèi)存，則會(huì)變得非常脆弱，很容易受到惡意用戶的攻擊。從 1988 年的莫里斯蠕蟲 攻擊到有關(guān) Flash Player 和其他關(guān)鍵的零售級(jí)程序的最新安全警報(bào)都與緩沖區(qū)溢出有關(guān)：“大多數(shù)計(jì)算機(jī)安全漏洞都是緩沖區(qū)溢出”，Rodney Bates 在 2004 年寫道。
在可以使用 C 或 C++ 的地方，也廣泛支持使用其他許多通用語(yǔ)言（如 Java™、Ruby、Haskell、C#、Perl、Smalltalk 等），每種語(yǔ)言都有眾多的愛好者和各自的優(yōu)點(diǎn)。但是，從計(jì)算角度來(lái)看，每種編程語(yǔ)言優(yōu)于 C 或 C++ 的主要優(yōu)點(diǎn)都與便于內(nèi)存管理密切相關(guān)。與內(nèi)存相關(guān)的編程是如此重要，而在實(shí)踐中正確應(yīng)用又是如此困難，以致于它支配著面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言、功能性編程語(yǔ)言、高級(jí)編程語(yǔ)言、聲明性編程語(yǔ)言和另外一些編程語(yǔ)言的所有其他變量或理論。
與少數(shù)其他類型的常見錯(cuò)誤一樣，內(nèi)存錯(cuò)誤還是一種隱性危害：它們很難再現(xiàn)，癥狀通常不能在相應(yīng)的源代碼中找到。例如，無(wú)論何時(shí)何地發(fā)生內(nèi)存泄漏，都可能表現(xiàn)為應(yīng)用程序完全無(wú)法接受，同時(shí)內(nèi)存泄漏不是顯而易見。
因此，出于所有這些原因，需要特別關(guān)注 C 和 C++ 編程的內(nèi)存問題。讓我們看一看如何解決這些問題，先不談是哪種語(yǔ)言。
內(nèi)存錯(cuò)誤的類別
首先，不要失去信心。有很多辦法可以對(duì)付內(nèi)存問題。我們先列出所有可能存在的實(shí)際問題：
內(nèi)存泄漏
錯(cuò)誤分配，包括大量增加 free() 釋放的內(nèi)存和未初始化的引用
懸空指針
數(shù)組邊界違規(guī)
這是所有類型。即使遷移到 C++ 面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，這些類型也不會(huì)有明顯變化；無(wú)論數(shù)據(jù)是簡(jiǎn)單類型還是 C 語(yǔ)言的 struct 或 C++ 的類，C 和 C++ 中內(nèi)存管理和引用的模型在原理上都是相同的。以下內(nèi)容絕大部分是“純 C”語(yǔ)言，對(duì)于擴(kuò)展到 C++ 主要留作練習(xí)使用。
內(nèi)存泄漏
在分配資源時(shí)會(huì)發(fā)生內(nèi)存泄漏，但是它從不回收。下面是一個(gè)可能出錯(cuò)的模型（請(qǐng)參見清單 1）：
清單 1. 簡(jiǎn)單的潛在堆內(nèi)存丟失和緩沖區(qū)覆蓋
void f1(char *explanation)
{
char p1;
p1 = malloc(100);
(void) sprintf(p1,
"The f1 error occurred because of '%s'.",
explanation);
local_log(p1);
}
您看到問題了嗎？除非 local_log() 對(duì) free() 釋放的內(nèi)存具有不尋常的響應(yīng)能力，否則每次對(duì) f1 的調(diào)用都會(huì)泄漏 100 字節(jié)。在記憶棒增量分發(fā)數(shù)兆字節(jié)內(nèi)存時(shí)，一次泄漏是微不足道的，但是連續(xù)操作數(shù)小時(shí)后，即使如此小的泄漏也會(huì)削弱應(yīng)用程序。
在實(shí)際的 C 和 C++ 編程中，這不足以影響您對(duì) malloc() 或 new 的使用，本部分開頭的句子提到了“資源”不是僅指“內(nèi)存”，因?yàn)檫€有類似以下內(nèi)容的示例（請(qǐng)參見清單 2）。FILE 句柄可能與內(nèi)存塊不同，但是必須對(duì)它們給予同等關(guān)注
存在內(nèi)存錯(cuò)誤的 C 和 C++ 程序會(huì)導(dǎo)致各種問題。如果它們泄漏內(nèi)存，則運(yùn)行速度會(huì)逐漸變慢，并最終停止運(yùn)行；如果覆蓋內(nèi)存，則會(huì)變得非常脆弱，很容易受到惡意用戶的攻擊。從 1988 年的莫里斯蠕蟲 攻擊到有關(guān) Flash Player 和其他關(guān)鍵的零售級(jí)程序的最新安全警報(bào)都與緩沖區(qū)溢出有關(guān)：“大多數(shù)計(jì)算機(jī)安全漏洞都是緩沖區(qū)溢出”，Rodney Bates 在 2004 年寫道。
在可以使用 C 或 C++ 的地方，也廣泛支持使用其他許多通用語(yǔ)言（如 Java™、Ruby、Haskell、C#、Perl、Smalltalk 等），每種語(yǔ)言都有眾多的愛好者和各自的優(yōu)點(diǎn)。但是，從計(jì)算角度來(lái)看，每種編程語(yǔ)言優(yōu)于 C 或 C++ 的主要優(yōu)點(diǎn)都與便于內(nèi)存管理密切相關(guān)。與內(nèi)存相關(guān)的編程是如此重要，而在實(shí)踐中正確應(yīng)用又是如此困難，以致于它支配著面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言、功能性編程語(yǔ)言、高級(jí)編程語(yǔ)言、聲明性編程語(yǔ)言和另外一些編程語(yǔ)言的所有其他變量或理論。
與少數(shù)其他類型的常見錯(cuò)誤一樣，內(nèi)存錯(cuò)誤還是一種隱性危害：它們很難再現(xiàn)，癥狀通常不能在相應(yīng)的源代碼中找到。例如，無(wú)論何時(shí)何地發(fā)生內(nèi)存泄漏，都可能表現(xiàn)為應(yīng)用程序完全無(wú)法接受，同時(shí)內(nèi)存泄漏不是顯而易見。
因此，出于所有這些原因，需要特別關(guān)注 C 和 C++ 編程的內(nèi)存問題。讓我們看一看如何解決這些問題，先不談是哪種語(yǔ)言。
內(nèi)存錯(cuò)誤的類別
首先，不要失去信心。有很多辦法可以對(duì)付內(nèi)存問題。我們先列出所有可能存在的實(shí)際問題：
內(nèi)存泄漏
錯(cuò)誤分配，包括大量增加 free() 釋放的內(nèi)存和未初始化的引用
懸空指針
數(shù)組邊界違規(guī)
這是所有類型。即使遷移到 C++ 面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，這些類型也不會(huì)有明顯變化；無(wú)論數(shù)據(jù)是簡(jiǎn)單類型還是 C 語(yǔ)言的 struct 或 C++ 的類，C 和 C++ 中內(nèi)存管理和引用的模型在原理上都是相同的。以下內(nèi)容絕大部分是“純 C”語(yǔ)言，對(duì)于擴(kuò)展到 C++ 主要留作練習(xí)使用。
內(nèi)存泄漏
在分配資源時(shí)會(huì)發(fā)生內(nèi)存泄漏，但是它從不回收。下面是一個(gè)可能出錯(cuò)的模型（請(qǐng)參見清單 1）：
清單 1. 簡(jiǎn)單的潛在堆內(nèi)存丟失和緩沖區(qū)覆蓋
void f1(char *explanation)
{
char p1;
p1 = malloc(100);
(void) sprintf(p1,
"The f1 error occurred because of '%s'.",
explanation);
local_log(p1);
}
您看到問題了嗎？除非 local_log() 對(duì) free() 釋放的內(nèi)存具有不尋常的響應(yīng)能力，否則每次對(duì) f1 的調(diào)用都會(huì)泄漏 100 字節(jié)。在記憶棒增量分發(fā)數(shù)兆字節(jié)內(nèi)存時(shí)，一次泄漏是微不足道的，但是連續(xù)操作數(shù)小時(shí)后，即使如此小的泄漏也會(huì)削弱應(yīng)用程序。
在實(shí)際的 C 和 C++ 編程中，這不足以影響您對(duì) malloc() 或 new 的使用，本部分開頭的句子提到了“資源”不是僅指“內(nèi)存”，因?yàn)檫€有類似以下內(nèi)容的示例（請(qǐng)參見清單 2）。FILE 句柄可能與內(nèi)存塊不同，但是必須對(duì)它們給予同等關(guān)注