在我們用C/C++開發(fā)的過程中，總是有一個(gè)問題會(huì)給我們帶來苦惱。這個(gè)問題就是函數(shù)內(nèi)和函數(shù)外代碼需要通過一塊內(nèi)存來交互（比如，函數(shù)返回字符串），這個(gè)問題困擾和很多開發(fā)人員。如果你的內(nèi)存是在函數(shù)內(nèi)棧上分配的，那么這個(gè)內(nèi)存會(huì)隨著函數(shù)的返回而被彈棧釋放，所以，你一定要返回一塊函數(shù)外部還有效的內(nèi)存。

這是一個(gè)讓無數(shù)人困擾的問題。如果你一不小心，你就很有可能在這個(gè)上面犯錯(cuò)誤。當(dāng)然目前有很多解決方法，如果你熟悉一些標(biāo)準(zhǔn)庫的話，你可以看到許多各式各樣的解決方法。大體來說有下面幾種：

1）在函數(shù)內(nèi)部通過malloc或new在堆上分配內(nèi)存，然后把這塊內(nèi)存返回（因?yàn)樵诙焉戏峙涞膬?nèi)存是全局可見的）。這樣帶來的問題就是潛在的內(nèi)存問題。因?yàn)?#xff0c;如果返回出去的內(nèi)存不釋放，那么就是memory Leak。或者是被多次釋放，從而造成程序的crash。這兩個(gè)問題都相當(dāng)?shù)膰?yán)重，所以這種設(shè)計(jì)方法并不推薦。（在一些Windows API中，當(dāng)你調(diào)用了一些API后，你必需也要調(diào)用他的某些API來釋放這塊內(nèi)存）

2）讓用戶傳入一塊他自己的內(nèi)存地址，而在函數(shù)中把要返回的內(nèi)存放到這塊內(nèi)存中。這是一個(gè)目前普遍使用的方式。很多Windows API函數(shù)或是標(biāo)準(zhǔn)C函數(shù)都需要你傳入一個(gè)buffer和這個(gè)buffer的長度。這種方式對(duì)我們來說應(yīng)該是屢見不鮮了。這種方式的好處就是由函數(shù)外部的程序來維護(hù)這塊內(nèi)存，比較簡(jiǎn)顯直觀。但問題就是在使用上稍許有些麻煩。不過這種方式把犯錯(cuò)誤的機(jī)率減到了最低。

3）第三種方式顯得比較另類，他利用了static的特性，static的棧內(nèi)存一旦分配，那這塊內(nèi)存不會(huì)隨著函數(shù)的返回而釋放，而且，它是全局可見的（只要你有這塊內(nèi)存的地址）。所以，有一些函數(shù)使用了static的這個(gè)特性，即不用使用堆上的內(nèi)存，也不需要用戶傳入一個(gè)buffer和其長度。從而，使用得自己的函數(shù)長得很漂亮，也很容易使用。

這里，我想對(duì)第三個(gè)方法進(jìn)行一些討論。使用static內(nèi)存這個(gè)方法看似不錯(cuò)，但是它有讓你想象不到的陷阱。讓我們來用一個(gè)實(shí)際發(fā)生的案例來舉一個(gè)例子吧。

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示例

有過socket編程經(jīng)驗(yàn)的人一定知道一個(gè)函數(shù)叫：inet_ntoa，這個(gè)函數(shù)主要的功能是把一個(gè)數(shù)字型的IP地址轉(zhuǎn)成字符串，這個(gè)函數(shù)的定義是這樣的（注意它的返回值）：

char *inet_ntoa(struct in_addr in);

顯然，這個(gè)函數(shù)不會(huì)分配堆上的內(nèi)存，而他又沒有讓你傳一下字符串的buffer進(jìn)入，那么他一定使用“返回static char[]”這種方法。在我們繼續(xù)我們的討論之前，讓我們先了解一下IP地址相關(guān)的知識(shí)，下面是inet_ntoa這個(gè)函數(shù)需要傳入的參數(shù)：（也許你會(huì)很奇怪，只有一個(gè)member的struct還要放在struct中干什么？這應(yīng)該是為了程序日后的擴(kuò)展性的考慮）

struct in_addr {
unsigned long int s_addr;
}

對(duì)于IPV4來說，一個(gè)IP地址由四個(gè)8位的bit組成，其放在s_addr中，高位在后，這是為了方便網(wǎng)絡(luò)傳輸。如果你得到的一個(gè)s_addr的整型值是：3776385196。那么，打開你的Windows計(jì)算器吧，看看它的二進(jìn)制是什么？讓我們從右到左，8位為一組（如下所示）。

11100001???00010111??? 00010000??? 10101100

再把每一組轉(zhuǎn)成十進(jìn)制，于是我們就得到：225?? 23?? 16?? 172， 于是IP地址就是 172.16.23.225。

好了，言歸正傳。我們有這樣一個(gè)程序，想記錄網(wǎng)絡(luò)包的源地址和目地地址，于是，我們有如下的代碼：

struct in_addr src, des; ........ ........ fprintf(fp, "源IP地址<%s>/t目的IP地址<%s>/n", inet_ntoa(src),?? inet_ntoa(des));

會(huì)發(fā)生什么樣的結(jié)果呢？你會(huì)發(fā)現(xiàn)記錄到文件中的源IP地址和目的IP地址完全一樣。這是什么問題呢？于是你開始調(diào)試你的程序，你發(fā)現(xiàn)src.s_addr和des.s_addr根本不一樣（如下所示）。可為什么輸出到文件的源和目的都是一樣的？難道說是inet_ntoa的bug？

src.s_addr = 3776385196;??? //對(duì)應(yīng)于172.16.23.225 des.s_addr = 1678184620;? //對(duì)應(yīng)于172.16.7.100

原因就是inet_ntoa()“自作聰明”地把內(nèi)部的static char[]返回了，而我們的程序正是踩中了這個(gè)陷阱。讓我們來分析一下fprintf代碼。在我們fprintf時(shí)，編譯器先計(jì)算inet_ntoa(des)，于是其返回一個(gè)字符串的地址，然后程序再去求inet_ntoa(src)表達(dá)式，又得到一個(gè)字符串的地址。這兩個(gè)字符串的地址都是inet_ntoa()中那個(gè)static char[]，顯然是同一個(gè)地址，而第二次求src的IP時(shí)，這個(gè)值的des的IP地址內(nèi)容必將被src的IP覆蓋。所以，這兩個(gè)表達(dá)式的字符串內(nèi)存都是一樣的了，此時(shí)，程序會(huì)調(diào)用fprintf把這兩個(gè)字符串（其實(shí)是一個(gè)）輸出到文件。所以，得到相同的結(jié)果也就不奇怪。

仔細(xì)看一下inet_ntoa的man，我們可以看到這句話：The string is returned in a statically allocated buffer,? which? subsequent calls will overwrite. 證實(shí)了我們的分析。

小結(jié)

讓我們大家都捫心自問一下，我們?cè)趯懗绦虻倪^程當(dāng)中是否使用了這種方法？這是一個(gè)比較危險(xiǎn)，容易出錯(cuò)的方法。這種陷阱讓人防不勝防。想想，如果你有這樣的程序：

if ( strcmp( inet_ntoa(ip1), inet_ntoa(ip2) )==0 ) {
…. ….
}

本想判斷一下兩個(gè)IP地址是否一樣，卻不料掉入了那個(gè)陷阱——讓這個(gè)條件表達(dá)式永真。

這個(gè)事情告訴我們下面幾個(gè)道理：

1）慎用這種方式的設(shè)計(jì)。返回函數(shù)內(nèi)部的static內(nèi)存有很大的陷阱。
2）如果一定要使用這種方式的話。你就必須嚴(yán)肅地告訴所有使用這個(gè)函數(shù)的人，千萬不要在一個(gè)表達(dá)式中多次使用這個(gè)函數(shù)。而且，還要告訴他們，不copy函數(shù)返回的內(nèi)存的內(nèi)容，而只是保存返回的內(nèi)存地址或是引用是沒用的。不然的話，后果概不負(fù)責(zé)。
3）C/C++是很危險(xiǎn)的世界，如果你不清楚他的話。還是回火星去吧。

附：看過Efftive C++的朋友一定知道其中有一個(gè)條款（item 23）：不要試圖返回對(duì)象的引用。這個(gè)條款中也對(duì)是否返回函數(shù)內(nèi)部的static變量進(jìn)行了討論。結(jié)果也是持否定態(tài)度的。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C/C++返回内部静态成员的陷阱的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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