포인터는 많은 사람들이 특히 포인터 값을 복사하고 여전히 동일한 메모리 블록을 참조 할 때 혼동 될 수 있다는 개념입니다.
가장 좋은 비유는 포인터를 집 주소가있는 종이 조각으로 간주하고 실제 블록으로 참조하는 메모리 블록을 고려하는 것입니다. 따라서 모든 종류의 작업을 쉽게 설명 할 수 있습니다.
아래에 Delphi 코드를 추가하고 적절한 경우 주석을 추가했습니다. 다른 주요 프로그래밍 언어 인 C #은 동일한 방식으로 메모리 누수와 같은 것을 나타내지 않기 때문에 Delphi를 선택했습니다.
높은 수준의 포인터 개념 만 배우려면 아래 설명에서 "메모리 레이아웃"이라고 표시된 부분을 무시해야합니다. 그것들은 작업 후 메모리가 어떻게 보일 수 있는지에 대한 예를 제공하기 위해 의도되었지만 더 낮은 수준입니다. 그러나 버퍼 오버런의 실제 작동 방식을 정확하게 설명하기 위해이 다이어그램을 추가하는 것이 중요했습니다.
면책 조항 : 모든 의도와 목적을 위해이 설명과 예제 메모리 레이아웃은 크게 단순화되었습니다. 낮은 수준의 메모리를 처리해야하는 경우 알아야 할 오버 헤드와 세부 정보가 더 많습니다. 그러나 메모리와 포인터를 설명하기 위해 충분히 정확합니다.
아래에 사용 된 THouse 클래스가 다음과 같다고 가정 해 봅시다.
type
THouse = class
private
FName : array[0..9] of Char;
public
constructor Create(name: PChar);
end;
하우스 오브젝트를 초기화하면 생성자에 지정된 이름이 개인 필드 FName에 복사됩니다. 고정 크기 배열로 정의 된 이유가 있습니다.
메모리에서는 하우스 할당과 관련된 약간의 오버 헤드가있을 것입니다.이를 아래와 같이 설명하겠습니다.
--- [ttttNNNNNNNNNN] ---
^ ^
| |
| +-FName 배열
|
+-오버 헤드
"tttt"영역은 오버 헤드이며, 일반적으로 8 또는 12 바이트와 같은 다양한 유형의 런타임 및 언어에 대해 더 많은 부분이 있습니다. 이 영역에 저장된 값이 메모리 할당 자나 코어 시스템 루틴 이외의 다른 것으로 변경되지 않아야합니다. 그렇지 않으면 프로그램이 충돌 할 위험이 있습니다.
메모리 할당
기업가에게 집을 짓고 집 주소를 알려주십시오. 실제와 달리 메모리 할당은 어디에 할당해야하는지 알 수 없지만 충분한 공간이있는 적절한 지점을 찾고 할당 된 메모리에 주소를 다시보고합니다.
다시 말해, 기업가는 그 자리를 선택할 것입니다.
THouse.Create('My house');
메모리 레이아웃 :
--- [ttttNNNNNNNNNN] ---
1234 우리집
주소로 변수를 유지
새 집 주소를 종이에 적는다. 이 문서는 집을 참조 할 것입니다. 이 종이가 없으면 잃어 버렸으며 이미 집에 있지 않는 한 집을 찾을 수 없습니다.
var
h: THouse;
begin
h := THouse.Create('My house');
...
메모리 레이아웃 :
h
V
--- [ttttNNNNNNNNNN] ---
1234 우리집
포인터 값 복사
새 종이에 주소를 쓰십시오. 이제 두 개의 별도 용지가 아닌 동일한 집으로가는 두 개의 종이가 있습니다. 한 종이의 주소를 따르고 그 집의 가구를 재 배열하려고 하면 다른 집도 같은 방식으로 수정 된 것처럼 보이지만 실제로는 한 집이라는 것을 명백하게 감지 할 수 없다면 말입니다.
참고 이것은 일반적으로 사람들에게 설명하는 데 가장 문제가 많은 개념이며, 두 개의 포인터가 두 개의 객체 또는 메모리 블록을 의미하지는 않습니다.
var
h1, h2: THouse;
begin
h1 := THouse.Create('My house');
h2 := h1; // copies the address, not the house
...
h1
V
--- [ttttNNNNNNNNNN] ---
1234 우리집
^
h2
메모리 확보
집을 철거하십시오. 그런 다음 나중에 원할 경우 신문을 새 주소로 재사용하거나 더 이상 존재하지 않는 집 주소를 잊어 버리도록 지울 수 있습니다.
var
h: THouse;
begin
h := THouse.Create('My house');
...
h.Free;
h := nil;
여기에서 먼저 집을 짓고 주소를 붙잡습니다. 그런 다음 집에 뭔가를하고 (독자에게 연습으로 남겨둔 ... 코드를 사용하십시오) 그런 다음 무료로 사용하십시오. 마지막으로 변수에서 주소를 지 웁니다.
메모리 레이아웃 :
h <-+
v +-무료 전
--- [ttttNNNNNNNNNN] --- |
1234 내 집 <-+
h (지금은 아무데도) <-+
+-무료 후
---------------------- | (메모리는 여전히
xx34 내 집 <-+에 데이터가 들어 있습니다)
매달려있는 포인터
당신은 기업가에게 집을 파괴하라고 지시하지만, 종이에서 주소를 지우는 것을 잊어 버립니다. 나중에 종이 조각을 보면 집이 더 이상 존재하지 않으며 방문하지 않고 결과가 실패한다는 것을 잊었습니다 (아래 잘못된 참조에 대한 부분도 참조하십시오).
var
h: THouse;
begin
h := THouse.Create('My house');
...
h.Free;
... // forgot to clear h here
h.OpenFrontDoor; // will most likely fail
h부름을받은 후에 사용하면 효과 가 .Free 있을 수 있지만 그것은 단지 행운입니다. 중요한 작업 중에는 고객 위치에서 실패 할 가능성이 높습니다.
h <-+
v +-무료 전
--- [ttttNNNNNNNNNN] --- |
1234 내 집 <-+
h <-+
무료 후 v +-
---------------------- |
xx34 나의 집 <-+
보시다시피 h는 여전히 메모리에있는 데이터의 나머지를 가리 킵니다. 그러나 데이터가 완전하지 않기 때문에 이전과 같이 사용하지 못할 수 있습니다.
메모리 누수
종이 한 장을 잃어 집을 찾을 수 없습니다. 집은 여전히 어딘가에 서 있으며 나중에 새 집을 짓고 싶을 때 그 자리를 재사용 할 수 없습니다.
var
h: THouse;
begin
h := THouse.Create('My house');
h := THouse.Create('My house'); // uh-oh, what happened to our first house?
...
h.Free;
h := nil;
여기서 우리 h는 새 집의 주소로 변수 의 내용을 덮어 썼지 만 오래된 집은 여전히 어딘가에 서 있습니다. 이 코드가 끝나면 그 집에 갈 수있는 방법이 없으며, 그대로 남아있을 것입니다. 다시 말해, 할당 된 메모리는 응용 프로그램이 닫힐 때까지 할당 된 상태를 유지하며,이 시점에서 운영 체제가이를 해제합니다.
첫 번째 할당 후 메모리 레이아웃 :
h
V
--- [ttttNNNNNNNNNN] ---
1234 우리집
두 번째 할당 후 메모리 레이아웃 :
h
V
--- [ttttNNNNNNNNNN] --- [ttttNNNNNNNNNN]
1234 나의 집 5678 나의 집
이 방법을 얻는 더 일반적인 방법은 위와 같이 덮어 쓰지 않고 해제하는 것을 잊어 버리는 것입니다. 델파이 용어로 이것은 다음과 같은 방법으로 발생합니다.
procedure OpenTheFrontDoorOfANewHouse;
var
h: THouse;
begin
h := THouse.Create('My house');
h.OpenFrontDoor;
// uh-oh, no .Free here, where does the address go?
end;
이 방법을 실행 한 후에는 변수에 집 주소가 존재하지만 집은 여전히 존재하지 않습니다.
메모리 레이아웃 :
h <-+
포인터를 잃기 전에 v +-
--- [ttttNNNNNNNNNN] --- |
1234 내 집 <-+
h (지금은 아무데도) <-+
+-포인터를 잃은 후
--- [ttttNNNNNNNNNN] --- |
1234 내 집 <-+
보다시피, 이전 데이터는 메모리에 그대로 남아 있으며 메모리 할당 자에 의해 재사용되지 않습니다. 할당자는 사용 된 메모리 영역을 추적하며 해제하지 않으면 재사용하지 않습니다.
메모리를 비우지 만 (현재 유효하지 않은) 참조는 유지
집을 철거하고, 종이 한 장을 지울 수 있지만, 오래된 주소를 가진 또 다른 종이가 있습니다. 주소로 갈 때 집을 찾을 수는 없지만 폐허와 비슷한 것을 찾을 수 있습니다 하나의.
아마도 당신은 심지어 집을 찾을 것입니다, 그러나 그것은 당신이 원래 주소를 받았던 집이 아니기 때문에, 당신이 속한 것처럼 그것을 사용하려는 시도는 끔찍하게 실패 할 수 있습니다.
때로는 이웃 주소에 3 개의 주소 (메인 스트리트 1 ~ 3)를 차지하는 다소 큰 집이 설정되어 있고 주소가 집 가운데로 이동하는 경우도 있습니다. 큰 3 주소 집의 일부를 하나의 작은 집으로 취급하려는 시도도 끔찍하게 실패 할 수 있습니다.
var
h1, h2: THouse;
begin
h1 := THouse.Create('My house');
h2 := h1; // copies the address, not the house
...
h1.Free;
h1 := nil;
h2.OpenFrontDoor; // uh-oh, what happened to our house?
여기에 집에서 참조를 통해, 철거되었다 h1,하는 동안 h1뿐만 아니라 지워졌습니다, h2여전히 이전, 아웃 오브 날짜, 주소가 있습니다. 더 이상 서 있지 않은 집에 대한 접근은 작동하지 않거나 작동하지 않을 수 있습니다.
위의 매달려있는 포인터의 변형입니다. 메모리 레이아웃을 참조하십시오.
버퍼 오버런
당신은 이웃 집이나 마당에 쏟아져 들어갈 수있는 것보다 더 많은 물건을 집으로 옮깁니다. 그 이웃 집의 소유자가 나중에 집으로 돌아 오면, 자신이 고려할 모든 종류의 물건을 찾을 수 있습니다.
이것이 내가 고정 크기 배열을 선택한 이유입니다. 무대를 설정하기 위해, 우리가 할당 한 두 번째 집은 어떤 이유로 메모리의 첫 번째 집 앞에 위치한다고 가정하십시오. 즉, 두 번째 집은 첫 번째 집보다 주소가 낮습니다. 또한 서로 바로 옆에 할당됩니다.
따라서이 코드는 다음과 같습니다.
var
h1, h2: THouse;
begin
h1 := THouse.Create('My house');
h2 := THouse.Create('My other house somewhere');
^-----------------------^
longer than 10 characters
0123456789 <-- 10 characters
첫 번째 할당 후 메모리 레이아웃 :
h1
V
----------------------- [ttttNNNNNNNNNN]
내 집
두 번째 할당 후 메모리 레이아웃 :
h2 h1
vv
--- [ttttNNNNNNNNNN] ---- [ttttNNNNNNNNNN]
1234 어딘가에있는 다른 집
^ --- +-^
|
+-덮어 쓰기
가장 자주 충돌을 일으키는 부분은 저장된 데이터의 중요한 부분을 덮어 쓰는 경우 실제로 임의로 변경해서는 안됩니다. 예를 들어, 프로그램 충돌과 관련하여 h1 하우스 이름의 일부가 변경되었지만 문제가되지는 않지만 깨진 개체를 사용하려고 할 때 개체의 오버 헤드를 덮어 쓰면 충돌이 발생할 가능성이 높습니다. 객체의 다른 객체에 저장된 링크를 덮어 씁니다.
연결된 목록
종이 한 장의 주소를 따라 가면 집에 도착하고 그 집에는 체인의 다음 집 등을 위해 새 주소를 가진 또 다른 종이가 있습니다.
var
h1, h2: THouse;
begin
h1 := THouse.Create('Home');
h2 := THouse.Create('Cabin');
h1.NextHouse := h2;
여기서 우리는 우리 집과 오두막으로 연결되는 링크를 만듭니다. 우리는 집이 NextHouse참조 가 없을 때까지 체인을 따라갈 수 있습니다 . 모든 집을 방문하기 위해 다음 코드를 사용할 수 있습니다.
var
h1, h2: THouse;
h: THouse;
begin
h1 := THouse.Create('Home');
h2 := THouse.Create('Cabin');
h1.NextHouse := h2;
...
h := h1;
while h <> nil do
begin
h.LockAllDoors;
h.CloseAllWindows;
h := h.NextHouse;
end;
메모리 레이아웃 (다음 다이어그램에서 객체에 링크로 NextHouse 추가, 아래 다이어그램에서 4 개의 LLLL로 표시됨) :
h1 h2
vv
--- [ttttNNNNNNNNNNLLLL] ---- [ttttNNNNNNNNNNLLLL]
1234 홈 + 5678 캐빈 +
| ^ |
+ -------- + * (링크 없음)
기본적으로 메모리 주소는 무엇입니까?
메모리 주소는 기본적으로 숫자입니다. 메모리를 큰 바이트 배열로 생각하면 첫 번째 바이트의 주소는 0이고 다음 바이트의 주소는 1입니다. 이것은 간단하지만 충분합니다.
따라서이 메모리 레이아웃 :
h1 h2
vv
--- [ttttNNNNNNNNNN] --- [ttttNNNNNNNNNN]
1234 나의 집 5678 나의 집
다음 두 주소를 가질 수 있습니다 (가장 왼쪽-주소 0).
위의 링크 된 목록이 실제로 다음과 같이 보일 수 있습니다.
h1 (= 4) h2 (= 28)
vv
--- [ttttNNNNNNNNNNLLLL] ---- [ttttNNNNNNNNNNLLLL]
1234 홈 0028 5678 카빈 0000
| ^ |
+ -------- + * (링크 없음)
일반적으로 주소가 0 인 주소를 주소 0으로 저장하는 것이 일반적입니다.
기본적으로 포인터 란 무엇입니까?
포인터는 메모리 주소를 보유한 변수 일뿐입니다. 일반적으로 프로그래밍 언어에 번호를 제공하도록 요청할 수 있지만 대부분의 프로그래밍 언어 및 런타임은 숫자 자체가 실제로 의미를 갖지 않기 때문에 아래에 숫자가 있다는 사실을 숨기려고합니다. 포인터를 블랙 박스로 생각하는 것이 가장 좋습니다. 실제로 작동하는 한 실제로 구현되는 방법을 알거나 신경 쓰지 않습니다.