堆栈内存分配及函数返回值问题

桃扇骨 2022-07-16 01:17 232阅读 0赞

**1、堆栈变量的区别与使用**  
可能许多人对内存分配上的"栈 stack"和"堆 heap"还不是很明白。包括一些科班出身的人也不明白这两个概念。我不想过多的说这两个东西。简单的来讲，**stack上分配的内存系统自动释放，heap上分配的内存，系统不释放，哪怕程序退出，那一块内存还是在那里**。stack一般是静态分配内存，heap上一般是动态分配内存。  
由malloc系统函数分配的内存就是从堆上分配内存。从堆上分配的内存一定要自己释放。用free释放，不然就是术语--"内存泄露"（或是"内存漏洞"）-- Memory Leak。于是，系统的可分配内存会随malloc越来越少，直到系统崩溃。还是来看看"栈内存"和"堆内存"的差别吧。  
　　栈内存分配  
　　-----  
　　char\*  
　　AllocStrFromStack()  
　　\{  
　　　　char pstr\[100\];  
　　　　return pstr;  
　　\}  
　　  
　　  
　　堆内存分配  
　　-----  
　　char\*  
　　AllocStrFromHeap(int len)  
　　\{  
　　　　char \*pstr;  
　　　　   
　　　　if ( len <= 0 ) return NULL;  
　　　　return ( char\* ) malloc( len );  
　　\}  
对于第一个函数，那块pstr的内存在函数返回时就被系统释放了。于是所返回的char\*什么也没有。而对于第二个函数，是从堆上分配内存，所以哪怕是程序退出时，也不释放，所以第二个函数的返回的内存没有问题，可以被使用。但一定要调用free释放，不然就是Memory Leak！  
在堆上分配内存很容易造成内存泄漏，这是C/C++的最大的"克星"，如果你的程序要稳定，那么就不要出现Memory Leak。所以，我还是要在这里千叮咛万嘱付，在使用malloc系统函数（包括calloc，realloc）时千万要小心。  
记得有一个UNIX上的服务应用程序，大约有几百的C文件编译而成，运行测试良好，等使用时，每隔三个月系统就是down一次，搞得许多人焦头烂额，查不出问题所在。只好，每隔两个月人工手动重启系统一次。出现这种问题就是Memery Leak在做怪了，在C/C++中这种问题总是会发生，所以你一定要小心。一个Rational的检测工作--Purify，可以帮你测试你的程序有没有内存泄漏。  
我保证，做过许多C/C++的工程的程序员，都会对malloc或是new有些感冒。当你什么时候在使用malloc和new时，有一种轻度的紧张和惶恐的感觉时，你就具备了这方面的修养了。  
　　  
对于malloc和free的操作有以下规则：  
1) 配对使用，有一个malloc，就应该有一个free。（C++中对应为new和delete）  
2) 尽量在同一层上使用，不要像上面那种，malloc在函数中，而free在函数外。最好在同一调用层上使用这两个函数。  
3)** malloc分配的内存一定要初始化。free后的指针一定要设置为NULL。**　　  
注：虽然现在的操作系统（如：UNIX和Win2k/NT）都有进程内存跟踪机制，也就是如果你有没有释放的内存，操作系统会帮你释放。但操作系统依然不会释放你程序中所有产生了Memory Leak的内存，所以，最好还是你自己来做这个工作。（有的时候不知不觉就出现Memory Leak了，而且在几百万行的代码中找无异于海底捞针，Rational有一个工具叫Purify，可能很好的帮你检查程序中的Memory Leak）

**2、函数返回指针问题\-不能返回局部数据指针**

概述：一般的来说，函数是可以返回局部变量的。 局部变量的作用域只在函数内部，在函数返回后，局部变量的内存已经释放了。因此，如果函数**返回的是局部变量的值**，不涉及地址，程序不会出错。但是如果**返回的是局部变量的地址(指针)的话，程序运行后会出错。因为函数只是把指针复制后返回了，但是指针指向的内容已经被释放了**，这样指针指向的内容就是不可预料的内容，调用就会出错。准确的来说，函数不能通过返回指向栈内存的指针(注意这里指的是栈，返回指向堆内存的指针是可以的)。

在C语言中允许一个函数的返回值是一个指针(即地址)，这种返回值指针的函数称为指针型函数

**//异常情况**  
char \* get\_str()  
\{  
char str\[\]=\{"testing local pointer"\};  
return str; **//不能返回局部数据的指针**  
\}

函数get\_str中定义了str数组，存放在栈中，函数返回时，函数内的数据将被释放，指针常量str不能返回。

**//正常情况**

char \* get\_str1()  
\{  
char \*str = "testing local pointer";  
return str;   
\}

函数get\_str1中定义了str局部变量，函数返回时，指针变量被自动释放，但是"testing local pointer"存放在**只读常量区**，**非栈内存空间不受函数返回影响**

**//正常情况**

char \* get\_str2()  
\{  
char \* str;  
str=(char \*)malloc(100);  
if(!str)  
   return NULL;  
strcpy(str,"testing local pointer");  
return str;  
\}

函数get\_str2中定义的str指针变量用来暂存malloc函数分配的地址，最后通过return返回，而指针变量本身因是局部变量将被释放。

**3、函数返回结构体类型**

struct sk\_buff \* buff\_alloc()

struct skb\_buff \* skb;

skb = dev\_alloc\_skb(size);

return skb;

\} //正常情况

一般为了提高程序的运行效率，对于结构体类型的返回，一般仅返回对应的指针，而非变量，如果返回结构体变量，**其实返回的是变量中存储的值，**影响程序的性能。

struct sk\_buff buff\_alloc1()

rtruct sk\_buff skb;

...

return skb;