C++:两百字三段代码解决函数返回局部变量问题

发布于 2020-9-3 11:36
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C++:两百字三段代码解决函数返回局部变量问题

不可返回指向栈内存的局部变量。
可返回指向堆区和常量区的局部变量。
(选)调用函数步骤:先入栈参数和局部变量 -> 执行函数 -> 将返回值保存至一个区域 -> 出栈函数的局部变量和参数 -> 将返回值拷贝至主函数的接受值。

函数不可返回指向栈内存的局部变量,但可返回指向堆和常量区的。

 

那么什么是栈,堆以及常量区呢?它们中存放的是什么数据?它们储存的数据什么时候释放?

 

一、栈、堆和常量区(重要)

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二、实例证明
1. 指向常量区的局部变量

int myFun() {
	  int a = 10;
    cout << a << endl;   // 打印局部变量a的值
    return a;   // 返回时,a由于是指向常量区的指针,在程序结束时释放,故成功返回
}

int main() {
    int p = 0;
    p = myFun();
    cout << p << endl;  // 打印接受到的数组的首地址
    return 0;
}

// 结果
// ======================
10    // myFun中,a的数据
10	  // p数据

此方式为常使用的返回方式。

 

2. 指向栈的局部变量

int *myFun() {
	  int a[3] = {1, 2, 3};
    cout << a << endl;   // 打印数组的首地址
    return a;   // 返回时,a由于是指向栈内存的指针,在函数结束就是释放,故主函数中接受不到数组
}

int main() {
    int *p = NULL;
    p = myFun();
    cout << p << endl;  // 打印接受到的数组的首地址
    return 0;
}

// 结果
// ======================
0x61fed4    // myFun中,a的首地址
0			// p的地址,其为0,表示并未接收到函数返回的数组	

因为myFun()函数中的a数组,其为指向栈内存的指针。栈内存在函数结束时,便会被系统释放,故主函数中接受不到数组。

 

3. 指向堆的局部变量

int *myFun() {
	int *a = new int[3];
    a[0] = 0;
    a[1] = 1;
    a[2] = 2;
    cout << a << endl;   // 打印数组的首地址
    return a;   // 返回时,a由于是指向堆内存的指针,直到程序员释放或程序结束才释放,故主函数中接受到数组
}

int main() {
    int *p = NULL;
    p = myFun();
    cout << p << endl;  // 打印接受到的数组的首地址
    cout << "p[0]:" << p[0] << endl;  // 打印第一个值
    return 0;
}

// 结果
// ======================
0x217d8   // myFun中,a的首地址
0x217d8	  // p的地址,其为0,表示并未接收到函数返回的数组	
p[0]:0    // 成功接受数组

由于a是new创建的,故指向堆,堆中数据不会被系统自动释放,故可成功接收。

 

希望深入了解调用函数细节问题可继续观看。

 

三、深入思考——用函数调用栈的方式解释此问题

本文此处不会详细的从底层汇编角度出发,如想深入研究函数调用栈问题,可参考这两篇文章 [1, 2],相信一定会有所收获,写下这段权作抛砖引玉吧。

 

如果从函数调用栈的角度怎么解决这个问题呢?

 

函数调用是通过栈来完成的,调用时将函数进栈,分配空间,调用结束将函数出栈,回收栈内存。

 

入栈顺序如图。

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  1. 在主函数中调用语句执行完毕后,会将主函数的下一条指令入栈,并且将实参按照函数从右往左的顺序依次进栈——实参传值给形参的过程,实际上就是将一个个实参压栈的过程。
  2. 之后进入到被调函数,一般认为当遇到 {符号时,开始分配局部变量内存。
  3. 执行函数体中代码。
  4. 当遇到return语句时,会将返回值临时复制到一块内存中。在函数结束后,会将此值拷贝至接收的参数中。
  5. 遇到} 符号时,会将堆栈中所有局部变量、栈中的数据全部回收,回收的方式只是移动栈顶指针,随后开始执行主函数中的下一条指令。

明白了这些之后,就能很轻松的明白,为什么修改形参不会影响实参的值。以及为什么指向栈内存的指针,会无法将数据传递至主函数中。

 

但是为什么第二节中第二个程序返回的是0,本人至今尚未找到答案,若有好的想法,还望在下面留言,不吝赐教。

 

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