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在C 中實(shí)現(xiàn)JAVA的存儲管理機(jī)制
馮輝寧
南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系，210093
關(guān)鍵詞：Java、C 、存儲管理、對象、指針
眾所周知，JAVA語言最明顯的優(yōu)勢在于用它設(shè)計(jì)的程序可以廣泛地運(yùn)行于互聯(lián)網(wǎng)上所有安裝了VM解釋器的計(jì)算機(jī)上。然而，如今JAVA之所以在市場上如此流行，還得益于它的另一賣點(diǎn)：它提供了安全可靠和使用方便的存儲管理機(jī)制。這是部分編程人員將它與其前身C 語言對比后所得出的結(jié)論。本文將針對兩種語言的內(nèi)存（以對象為單位）使用機(jī)制，通過從靈活性、易用性和效率三個(gè)方面的比較，來證明這樣一個(gè)事實(shí)：在C 中可以實(shí)現(xiàn)與JAVA一樣的存儲管理機(jī)制。
一、JAVA對象是C 對象和指針二者的繼承
JAVA作為C 的后繼，在內(nèi)存分配和對象使用上與之有很大的相似之處。請看下面的比較：
表1
操作
JAVA
C
指針使用
非指針使用
聲明
ObjectClass Instance
ObjectClass* Instance
ObjectClass Instance
創(chuàng)建
Instance=new ObjectClass()
Instance=new ObjectClass()
聲明時(shí)自動創(chuàng)建
數(shù)據(jù)訪問
Instance.Data
Instance->Data
Instance.Data
方法調(diào)用
Instance.Method()
Instance->Method()
Instance.Method()
復(fù)制
指針復(fù)制
Instance1=Instance2
Instance1=Instance2
不提供
內(nèi)容復(fù)制
由類自身定義
不提供
缺省，或由類自身定義
比較
指針比較
Instance1==Instance2
Instance1==Instance2
不提供
內(nèi)容比較
由類自身定義
不提供
缺省，或由類自身定義
銷毀
不再引用時(shí)由垃圾收集器自動銷毀
delete Instance
超出作用域時(shí)自動銷毀
注： ① C 的“指針使用”一列中并未列出形如*Instance的使用，因?yàn)檫@樣做的實(shí)質(zhì)不是指針使用；
②“指針復(fù)制”是指使得兩個(gè)對象今后使用相同的一塊內(nèi)存區(qū)域，任何對此區(qū)域的修改同時(shí)會反映到這兩個(gè)對象上；
③“內(nèi)容復(fù)制”則指拷貝兩個(gè)對象各自的存儲區(qū)域，拷貝后內(nèi)容相同，但各自保留自己的存儲區(qū)，以后對任一者的修改不會影響另一者。
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從上表可以看出，除了對象銷毀機(jī)制以外，JAVA的對象其實(shí)是從C 中的對象和指針共同繼承而來的。
但是，很多極力提倡JAVA語言的人似乎沒有意識到這種關(guān)系。他們批評C 指針的概念太難被初學(xué)者接受。的確，對初學(xué)者來說，接受計(jì)算機(jī)存儲器和指針的概念并不是輕而易舉的事。事實(shí)上，很多程序員都經(jīng)歷過這樣一個(gè)迷惘的階段。但這并不意味著存在一種對存儲器的解釋可以完全避免“指針”這一概念——在JAVA語言中也是如此。現(xiàn)在有很多講解JAVA語言的教材，但真正能夠從頭到尾不出現(xiàn)“指針”或者類似概念（不包括抨擊C 語言時(shí)的使用）的，又有幾本呢？
特別地，JAVA初學(xué)者由于理解的障礙，經(jīng)常提出像這樣的問題：“為什么像int、float這樣的變量使用前不需要先用new命令來創(chuàng)建而對象卻要呢？為什么兩個(gè)對象互相復(fù)制以后，修改其中一個(gè)會影響另一個(gè)，而像int、float這樣的基本數(shù)據(jù)類型卻不會呢？兩個(gè)值相等的對象，用＝＝比較的結(jié)果為什么是false，它們有什么是不等呢……”面對這樣的問題，即使許多對JAVA比較熟悉的人有時(shí)也說不出個(gè)所以然來。究其原因，就是JAVA中的對象從來就沒有離開C 指針的影子，特別是在創(chuàng)建、復(fù)制（事實(shí)上，JAVA默認(rèn)時(shí)只提供指針復(fù)制）和比較等最常用的操作上。因而使用它們就必須遵循指針的規(guī)則，否則將無法為計(jì)算機(jī)或編程者所理解。在C 中，指針和對象其實(shí)是與int、float共通的數(shù)據(jù)類型，但又各有其特性；繼承到JAVA中以后，二者的特性互相糅合而融為一體，因此對其含義的問題就產(chǎn)生模棱兩可的解釋：JAVA對象有時(shí)是對象，有時(shí)是指針，但大多數(shù)時(shí)候是指針。
對C 指針的另一種批評指出，C 允許指針指向任意內(nèi)存區(qū)域，因此容易引起系統(tǒng)的干擾，即使很有經(jīng)驗(yàn)的程序員在使用時(shí)也難免產(chǎn)生疏忽。這種批評不無道理，因?yàn)榇蟛糠諧 程序出錯(cuò)的原因都與指針有關(guān)。但由此而批評指針存在的價(jià)值是不對的。沒有C 程序員愿意從不使用指針。指針是程序設(shè)計(jì)的一樣利器，凡涉及內(nèi)存的操作，沒有指針不能做到的，并且它的效率比其他任何替代方法都高。這就是眾多C 程序員寧愿冒著高度的出錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)也堅(jiān)持使用指針的最大原因，而并不是他們無法避免使用指針。如果真正要像JAVA語言那樣刻意避免指針的話，筆者在后面可以證明，只要他們愿意，在C 程序員同樣可以做到，而且性能比JAVA更好。他們可以設(shè)計(jì)一類徹頭徹尾的C 對象，而他們的使用方法卻與JAVA對象
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