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《编写高质量代码:改善Objective-C程序的61个建议》——建议9:高度警惕空指针和野指针的袭击

简介:

本节书摘来自华章出版社《编写高质量代码:改善Objective-C程序的61个建议》一 书中的第2章,作者:刘一道,更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。

建议9:高度警惕空指针和野指针的袭击

在Objective-C中,利用指针写代码,特别对于指针掌握不熟练的人,经常会遭遇到空指针和野指针的困扰,造成应用出现一些莫名其妙的崩溃。因此,有必要在写Objective-C代码时,高度警惕空指针和野指针的袭击。
兵法上讲究“知己知彼,百战不殆”,那么就从什么是空指针和野指针来入手,认识这两个经常搞袭击的常客。

  1. 认识空指针和野指针
    没有存储任何内存地址的指针就称为空指针(NULL指针)。空指针就是被赋值为0的指针,在没有被具体初始化之前,其值为0。也就是说,一个指针变量分配一个NULL值的情况下,没有确切的地址被分配。

下面两个都是空指针:

Student *s1 = NULL;
Student *s2 = nil;

NULL指针是一个常数与几个标准库中定义的一个零值。考虑下面的程序:

#import <Foundation/Foundation.h>

int main ()
{
   int  *ptr = NULL;

   NSLog(@"The value of ptr is : %x\n", ptr  );
 
   return 0;
}

上面的代码编译和执行时,它会产生以下结果:

2013-09-13 03:21:19.447 demo[28027] The value of ptr is : 0

大部分的作业系统程序不允许被保留,因为该内存由操作系统来访问内存地址0处。然而,存储器地址0具有特殊的意义,它的信号指针不指向一个可访问的存储器位置。但是,按照惯例,如果一个指针包含空值(零),它被假定为指向什么。
要检查空指针,可以使用一个if语句,具体如下:

if(ptr)     /* succeeds if p is not null */
if(!ptr)    /* succeeds if p is null */

野指针不是NULL指针,而是指向“垃圾”内存(不可用内存)的指针。野指针是非常危险的。

  1. 空指针和野指针的区别及防御策略
    接下来用一个简单的例子对比一下野指针和空指针的区别,同时,介绍如何防止空指针和野指针的产生。

(1)首先,打开Xcode的内存管理调试开关,它能帮助用户检测垃圾内存,如图2-1和图2-2所示。

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(2)自定义Student类,在main函数中添加下列代码:

Student *stu = [[Student alloc] init];
[stu setAge:10];
[stu release];
[stu setAge:10];

运行程序,你会发现第7行报错了,是一个野指针错误,如图2-3所示。

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(3)接下来分析一下报错原因。
① 执行完第1行代码后,内存中有个指针变量stu,指向了Student对象。

Student *stu = [[Student alloc] init];

假设Student对象的地址为0xff43,指针变量stu的地址为0xee45,stu中存储的是Student对象的地址0xff43,即指针变量stu指向了这个Student对象,如图2-4所示。

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②接下来是第3行代码:

[stu setAge:10];

这行代码的意思是:给stu所指向的Student对象发送一条setAge:消息,即调用这个Student对象的setAge:方法。目前来说,这个Student对象仍存在于内存中,所以这句代码没有任何问题。
③接下来是第5行代码:

[stu release];

这行代码的意思是:给stu指向的Student对象发送一条release消息。在这里,Student对象接收到release消息后,会马上被销毁,所占用的内存会被回收。
Student对象被销毁了,地址为0xff43的内存就变成了“垃圾内存”,然而,指针变量stu仍然指向这一块内存,如图2-5所示,这时stu就成为野指针。

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④最后执行了第7行代码:

[stu setAge:10];

这句代码的意思仍然是:给stu所指向的Student对象发送一条setAge:消息。但是在执行完第5行代码后,Student对象已经被销毁了,它所占用的内存已经是垃圾内存,如果你还去访问这一块内存,那就会报野指针错误。这块内存已经不可用了,也不属于你了,你还去访问它,肯定是不合法的。所以,这行代码报错了!
(4)如果改动一下代码,就不会报错了,如下所示:

Student *stu = [[Student alloc] init];
[stu setAge:10];
 [stu release];

stu = nil;
 [stu setAge:10];

注意第7行代码,stu变成了空指针,stu就不再指向任何内存了,如图2-6所示。因为stu是个空指针,没有指向任何对象,因此第9行的setAge:消息是发不出去的,不会造成任何影响。当然,肯定也不会报错。

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 要点
(1)空指针(NULL指针),是指没有存储任何内存地址的指针。野指针,是指向“垃圾内存”(不可用内存)的指针。
(2)利用野指针发消息是很危险的,会报错。也就是说,如果一个对象已经被回收了,就不要再去操作它,不要再尝试给它发消息。
(3)利用空指针发消息是没有任何问题的,也就是说代码是没有错误的。

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