本文探讨了C++中指针与作用域的相关问题，包括野指针的产生原因及如何避免，以及不同类型变量（如对象、整型变量、字符串）在不同作用域下的行为表现。
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C/C++中的指针操作是一个令人抓狂的问题，这几天在温习林锐的《高质量C++C编程指南》，里面的内存管理这一章对我受益匪浅。看到下面的一段内容，不禁和作者提出相同的疑问：该程序不出错是因为编译器的原因吗？并在网上查找相关资料。
源码1：
- #include <iostream>
- using namespace std;
- class A
- {
- public:
- void Func(void)
- {
- cout<<"Func of class A"<<endl;
- }
- };
- void Test(void)
- {
- A *p;
- {
- A a;
- p = &a; // 注意 a 的生命期
- }
- p->Func(); // p是“野指针”
- }
- int main()
- {
- Test();
- return 0;
- }
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
void Func(void)
{
cout<<"Func of class A"<<endl;
}
};
void Test(void)
{
A *p;
{
A a;
p = &a; // 注意 a 的生命期
}
p->Func(); // p是“野指针”
}
int main()
{
Test();
return 0;
}为了探索这个问题，我分别在CodeBlocks、VC++6.0和VS2010上运行这段代码，发现并无错误，所以，这个并非编译器的原因，那么到底是什么原因呢？
1、我们知道在Test函数中内部用花括号括起来的部分是一个局部作用范围，因此，该语句块拥有局部的作用域，在里面定义的局部对象a，是一个存放在栈中的自动变量，一旦离开了这个作用域（离开花括号），就不复存在了。可以通过简单的单步调试，跟踪对象a的变化，实践证明，这个想法是对的。
2、一般来说，一个对象所占的空间大小只取决于该对象中数据成员所占的空间，而与成员函数无关。通过下面一段代码可以验证
源码2：
- #include <iostream>
- using namespace std;
- class A
- {
- int i;
- char chr;
- };
- class B
- {
- int i;
- char chr;
- void fun()
- {
- int j = 1;
- cout<<j<<endl;
- }
- };
- int main()
- {
- A a;
- B b;
- cout<<"sizeof A = "<<sizeof(a)<<endl;
- cout<<"sizeof B = "<<sizeof(b)<<endl;
- return 0;
- }
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
int i;
char chr;
};
class B
{
int i;
char chr;
void fun()
{
int j = 1;
cout<<j<<endl;
}
};
int main()
{
A a;
B b;
cout<<"sizeof A = "<<sizeof(a)<<endl;
cout<<"sizeof B = "<<sizeof(b)<<endl;
return 0;
}输出为：
，在类A和类B中都有一个int和char类型的成员变量，根据内存对齐，取其中较大的int变量的字节数4作为倍数，所以sizeof(A) = 2 * 4 = 8字节。尽管类B中有成员函数fun，但是该对象b所占用空间并没有计算fun函数的空间。
3、那么成员函数放在哪里？对象是怎么调用成员函数的呢？
先来看一个图片：
通过图片可以看出，对象实例的成员函数（非静态成员函数）有一个公用函数代码存储空间，对象通过this指针调用公用函数代码中的成员函数，这样可以减少存储空间的使用。
小结：1) 不论成员函数在类内定义还是在类外定义，成员函数的代码段都用同一种方式存储；
2) 函数代码是存储在对象空间之外的;
3) 通常所说的“某某对象的成员函数”，是从逻辑的角度而言的；而成员函数的存储方式，是从物理的角度而言的，二者是不矛盾的。
4、返回原来讨论的问题，既然成员函数存放在公用函数代码段里面，而在源码1中，指针p 是保存了在花括号里面的对象a的地址的，对象a销毁了，我们不能使用变量a，但是它的地址是不会改变的，编译器只是销毁了对象a这个变量，并没有销毁对象a原来所在存储区域（当然是在栈里面的存储区域）中的成员变量和成员函数，所以，这里得到的指针p，还是指向花括号中定义的对象a的首地址，这就是ptr就是原来的对象a的this指针，当使用p->Func();语句调用成员函数的时候，自然就可以通过this指针在公用函数代码段中找到对应的成员函数，执行该函数（我猜想在公用函数代码段中应该维护了一个this指针与成员函数的对照表）。
5、错误的调用返回了正确的结果，着实令人头痛。显然，应该坚决杜绝这样的调用方法。对于野指针（不是NULL指针，是指向被释放的或者访问受限内存的指针），我们使用delete或者free释放存储空间的时候，把指针p赋值为NULL是一个好习惯，这样，通过if(p != NULL)语句就可以判断该指针是否是合法的。
扩展：
上述研究的内容是针对一个对象实例的，假设是一个int类型或者字符串类型，结果是否一样呢。来看一段代码。
源码3：
- #include <iostream>
- using namespace std;
- char *getstr(int flag)
- {
- if(flag == 1)
- {
- char *str = "12345";//字符串"12345"存放在文字常量区
- return str;
- }
- else
- {
- char str[] = "ABCDE";//字符数组
- return str;
- }
- }
- int *getint()
- {
- int i = 2014;
- return &i;
- }
- int main()
- {
- //字符串类型测试
- cout<<"字符串类型测试（字符串）："<<getstr(1)<<endl;
- cout<<"字符串类型测试（字符数组）："<<getstr(2)<<endl;
- //char *str = getstr(2);//使用指针str保存返回的getstr(2)指针，打印出来的是乱码，说明指针没有正确返回
- //使用getstr(2)打印确实正常的，如下：
- for(int i = 0; i < 6; i++)
- {
- cout<<"str"<<i<<": "<<getstr(2)[i]<<endl;
- }
- cout<<endl<<"****************分割线******************"<<endl<<endl;
- //整型类型测试
- cout<<"整型类型测试："<<*getint()<<endl;
- return 0;
- }
#include <iostream>
using namespace std;
char *getstr(int flag)
{
if(flag == 1)
{
char *str = "12345";//字符串"12345"存放在文字常量区
return str;
}
else
{
char str[] = "ABCDE";//字符数组
return str;
}
}
int *getint()
{
int i = 2014;
return &i;
}
int main()
{
//字符串类型测试
cout<<"字符串类型测试（字符串）："<<getstr(1)<<endl;
cout<<"字符串类型测试（字符数组）："<<getstr(2)<<endl;
//char *str = getstr(2);//使用指针str保存返回的getstr(2)指针，打印出来的是乱码，说明指针没有正确返回
//使用getstr(2)打印确实正常的，如下：
for(int i = 0; i < 6; i++)
{
cout<<"str"<<i<<": "<<getstr(2)[i]<<endl;
}
cout<<endl<<"****************分割线******************"<<endl<<endl;
//整型类型测试
cout<<"整型类型测试："<<*getint()<<endl;
return 0;
}运行结果（VC++6.0）：
1) 对于整型变量来说，与之前的说法是一致的，getint方法中变量i在退出函数时便不能使用了，但是返回的地址所指向的存储区域内容并没有改变依旧是2014；
2) char *str = "12345";这种定义方式的字符串"12345"是存放在文字常量区的，该字符串不能修改，其生命周期和整个程序的生命周期一样长，但是依旧不建议这么编写代码。
3) char str[] = "ABCDE";这里定义的是一个字符数组，这是一种直观的初始化方式，注意这样不代表字符串"ABCDE"是存放在文字常量区，而是等价于char str[] = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', '\0'};；离开了getstr函数，字符数组str便不复存在，这里返回的指针不一定是原先字符串"ABCDE"的首地址，这里打印出来的地址是乱码，但是单个取值却没有问题。个人猜想：数组名和指针不是一个概念，getstr函数中分配字符数组空间的时候，还要存储数据的类型等信息，返回的也是数组名str，然后离开了getstr函数，数组str不存在了，返回的“数组名”是没有意义的，因此打印出来的是乱码。
总结：
离开了作用域的变量，变量被销毁，变量所在存储区域的内容并没有被系统自动实时释放和回收；也许该存储区域只是做了“可分配”标记。
注：不能因为系统没有实时回收这些变量而存在侥幸心理，熟练使用指针并对内存管理有清晰的理解才是王道。
C/C++中的内存管理学问太深，这篇博客是小弟个人拙见，也许漏洞百出，还是希望各路高手指教，不胜感激！
本文版权归作者和优快云所有，欢迎转载，转载请注明出处：http://blog.youkuaiyun.com/thebestdavid/article/details/23165597
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