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C 语言中的悬垂指针

C 语言中的悬垂指针

悬垂指针在 C 语言中用于描述指针在其目标(指向的变量)已被释放或无法再访问时的行为。换句话说,C 语言中的悬垂指针是指未指向适当类型的有效变量的指针。

为什么在 C 语言中会出现悬垂指针?

使用悬垂指针可能会导致 C 程序出现不可预测的行为,有时甚至会导致程序崩溃。悬垂指针的情况可能由于以下原因发生:

内存释放

  • 内存释放
  • 访问越界的内存位置
  • 变量超出作用域

让我们通过示例分别分析这三种情况。

内存释放

指针保存的是变量的地址。如果目标变量被释放或释放,则其指针变为悬垂指针。尝试访问目标变量已被释放的指针会导致垃圾回收。

我们使用 malloc() 创建一个整型变量,并将其地址存储在一个整型指针中。

int *x = (int *) malloc(sizeof(int));
*x = 100;

此处,指针指向内存中的有效位置。我们使用 free() 函数释放"x"指向的内存。

free(x);

现在,"x"存储的地址不再有效。因此,如果我们尝试取消引用它,编译器会显示某个垃圾值。

示例

以下示例展示了如何在 C 程序中获取悬垂指针 -

#include <stdio.h>

int main(){

   int *x = (int *) malloc(sizeof(int));
   *x = 100;
   printf("x: %d
", *x);

   free (x);
   printf("x: %d
", *x);
}

输出

运行代码并检查其输出 −

x: 100
x: 11665744

访问越界内存位置

我们知道函数可以返回一个指针。如果它返回指向函数内部任何局部变量的指针,则会导致外部作用域中出现悬空指针,因为它指向的位置不再有效。

示例

查看以下代码 -

#include <stdio.h>

int * function();

int main(){

   int *x = function();
   printf("x: %d", *x);
   return 0;
}

int * function(){
   int a =100;
   return &a;
}

输出

编译后,在函数的"return &a"语句处显示以下警告 -

warning: function returns address of local variable [-Wreturn-local-addr]

如果您不顾警告运行程序,则会收到以下错误 -

Segmentation fault (core dumped)

出现此错误时,表示程序正在尝试访问超出范围的内存位置。

变量超出作用域的情况

当在内部块外访问声明的变量时,原因相同。在以下示例中,我们在块内有一个变量,其地址存储在指针变量中。

然而,在块外部,由于其目标超出范围,指针变为悬垂指针。

示例

以下程序展示了当基变量超出范围时如何获得悬垂指针 -

#include <stdio.h>

int main(){
    int *ptr;{
      int a = 10;
      ptr = &a;
    }
    
    // 'a' 现在超出了作用域
    // ptr 现在是一个悬垂指针
    printf("%d", ptr);

   	return 0;
}

输出

它将显示一个垃圾值 -

6422036

如何修复悬垂指针?

C 语言没有自动垃圾回收功能,因此我们需要谨慎管理动态分配的内存。

要修复悬垂指针问题或完全避免悬垂指针,您需要应用适当的内存管理,并尽量避免最终可能出现悬垂指针的情况。

以下是一些可以遵循的通用准则,以避免悬垂指针 -

  • 始终确保在释放内存后将指针设置为 NULL。它将清楚地表明指针不再指向有效的内存位置。
  • 避免访问超出范围的变量或内存位置。
  • 不要返回指向局部变量的指针,因为此类局部变量在函数返回时将超出范围。

遵循这些准则,您可以减少代码中出现悬垂指针的可能性。