【C语言】深入解开指针(二)2

简介: 【C语言】深入解开指针(二)

【C语言】深入解开指针(二)1:https://developer.aliyun.com/article/1474674

3.1 野指针成因

  1. 指针未初始化

  1. 指针越界访问

2. 指针指向的空间释放

在C语言中,当一个指针指向一个函数中分配的内存空间时,如果在该函数返回之前释放了该内存空间,那么这个指针就成为了一个野指针。这是因为在函数返回后,该内存空间已经被释放,指针再次访问这个空间就会导致未定义的行为。


因此,当你使用指针指向调用函数的空间时,你应该确保在函数返回之前不要释放这个内存空间。


建议:如果你需要在函数外部访问这个空间,你应该将其复制到一个新的内存空间中,并在函数返回之前释放原始内存空间。


函数test()返回了一个指向局部变量的指针。当函数test()执行完毕后,它的局部变量a的内存空间会被释放。因此,返回的指针指向的内存空间已经无效了。在这种情况下,pa是一个野指针,因为它指向的内存空间已经不再有效。


在实际运行中,尽管这些代码可能不会立即导致错误,但它们会导致未定义的行为。由于释放的内存空间可能被其他变量或函数使用,因此在这种情况下,pa可能会包含无法预测的值,或者程序可能会崩溃。因此,虽然这些代码可能不会立即报错,但它们是不安全的,并且可能导致程序出现问题。

3.2 如何规避野指针

  1. 如果明确知道指针指向哪⾥就直接赋值地址,如果不知道指针应该指向哪⾥,可以给指针赋值NULL.
    NULL 是C语⾔中定义的⼀个标识符常量,值是0,0也是地址,这个地址是⽆法使⽤的,读写该地址
    会报错。
  #ifdef __cplusplus
    #define NULL 0
  #else
     #define NULL ((void *)0)
 #endif

  1. ⼩⼼指针越界
    ⼀个程序向内存申请了哪些空间,通过指针也就只能访问哪些空间,不能超出范围访问,超出了就是越界访问
  2. 指针变量不再使⽤时,及时置NULL,指针使⽤之前检查有效性
  3. 避免返回局部变量的地址

四、 assert断⾔

assert.h 头⽂件定义了宏 assert() ,⽤于在运⾏时确保程序符合指定条件,如果不符合,就报错终⽌运⾏。这个宏常常被称为“断⾔”。

assert(p != NULL);

p 是否等于 NULL 。如果确实不等于 NULL ,程序继续运⾏,否则就会终⽌运⾏,并且给出报错信息提⽰。


assert()宏接受一个表达式作为参数。如果该表达式为真(返回值非零),assert()不会产生任何作用,程序继续运行。如果该表达式为假(返回值为零),assert()就会报错,在标准错误流stderr中写入一条错误信息,显示没有通过的表达式,以及包含这个表达式的文件名和行号

#include <stdio.h>
#include <assert.h>

int divide(int a, int b) {
    assert(b != 0);  // 断言:除数不能为0
    return a / b;
}

int main() {
    int a = 10;
    int b = 0;

    int result = divide(a, b);
    printf("Result: %d\n", result);

    return 0;
}

assert() 的使⽤对程序员是⾮常友好的,使⽤ assert() 有⼏个好处:它不仅能⾃动标识⽂件和

出问题的⾏号,还有⼀种⽆需更改代码就能开启或关闭 assert() 的机制。如果已经确认程序没有问

题,不需要再做断⾔,就在 #include  语句的前⾯,定义⼀个宏 NDEBUG 。

#define NDEBUG
#include <assert.h>

assert() 的一个缺点是:由于引入了额外的检查,增加了程序的运行时间。在 Debug 中使用,在 Release 版本中选择禁用 assert 就可以,在像VS这样的集成开发环境中,在 Release 版本中,直接就被优化掉了。这样在debug版本中有利于程序员排查问题,在 Release 版本中不影响用户使用时程序的效率。


四、指针的使⽤和传址调⽤

4.1 strlen的模拟实现

库函数strlen的功能是求字符串⻓度,统计的是字符串中 \0 之前的字符的个数。

函数定义:

size_t strlen ( const char * str );
  1. 定义解析:参数str接收⼀个字符串的起始地址,然后开始统计字符串中 \0 之前的字符个数,最终返回⻓度。
  2. 模拟实现:如果要模拟实现只要从起始地址开始向后逐个字符的遍历,只要不是 \0 字符,计数器就+1,这样直到 \0 就停⽌。
  3. ``
#define NDEBUG
#include <assert.h>
int Simulate_String(const char* str)
{
  int count = 0;
  assert(str);
  while (*str)
  {
    count++;
    str++;
  }
  return count;
}
int main()
{
  int len = Simulate_String("abcdef");
  printf("%d\n", len);
  return 0;
}

4.2 传值调⽤和传址调⽤

学习指针的⽬的是使⽤指针解决问题,那什么问题,⾮指针不可呢?

写⼀个函数,交换两个整型变量的值

#include <stdio.h>
void Swap1(int x, int y)
{
   int temp = x;
  x = y;
  y = temp;
}
int main()
{
  int a = 0;
  int b = 0;
  scanf("%d %d", &a, &b);
  printf("交换前:a=%d b=%d\n", a, b);
  Swap1(a, b);
  printf("交换后:a=%d b=%d\n", a, b);
  return 0;
}

运行结果:

对比发现,竟然没有发生交换效果,这是为何?

调试起来,一步一步查找:

首先main函数内部创建了a,b, a的地址是0x008ffea8, b的地址是0x008ffe9c.

在调⽤Swap1函数时,将a和b传递给了Swap1函数,在Swap1函数内部创建了形参x和 y 接收a和b的值,但是x的地址是0x008ffdc4,y的地址是0x008ffdc8,x和y确实接收到了a和b的值,不过x的地址和a的地址不⼀样,y的地址和b的地址不⼀样,相当于x和y是独⽴的空间,那么在Swap1函数内部交换x和y的值,⾃然不会影响a和b,当Swap1函数调⽤结束后回到main函数,a和b的没法交换。

Swap1函数在使⽤的时候,是把变量本⾝直接传递给了函数,这种调⽤函数的⽅式我们之前在函数的时候就知道了,这种叫传值调⽤。

结论:实参传递给形参的时候,形参会单独创建⼀份临时空间来接收实参,对形参的修改不影响实参。所以Swap是无法交换a和b的值了。

那怎么办?把值传过去竟然换不了?

竟然传值过去,内存会在栈区开辟空间来存储a和b的值,在开辟的空间进行交换后,开辟的空间也相应的会被释放。

那如果我们把a和b的空间一起传过去,在a的空间把a改了,在b的空间也把b也改了,这不就可以交换了吗?但是怎么找到这个地址呢?答案是地址,地址也就是指针。

#include <stdio.h>
void Swap2(int *x, int* y)//使用指针接收a和b的地址
{
  int temp = 0;
  temp = *x;//接引用操作符*x *y
  *x = *y;  //*x *y找到指针变量x和y的空间的值进行交换
  *y = temp;
}
int main()
{
  int a = 0;
  int b = 0;
  scanf("%d %d", &a, &b);
  printf("交换前:a=%d b=%d\n", a, b);
  Swap2(&a,&b);//这里我们要用取地址符号把a和b的值传过去
  printf("交换后:a=%d b=%d\n", a, b);
  return 0;
}

我们可以看到实现成Swap2的⽅式,这⾥调⽤Swap2函数的时候是将变量的地址传递给了函数,这种函数调⽤⽅式叫:传址调⽤


结论:


传址调用,可以让函数和主调函数之间建立真正的联系,在函数内部可以修改主调函数中的变量。

所以未来函数中只是需要主调函数中的变量值来实现计算,就可以采用传值调用。如果函数内部要修改主调函数中的变量的值,就需要传址调用。

总结

通过本章我们学习了const修饰变量和指针变量,指针的**+ -**整数,指针-指针和指针关系运算,以及野指针的形成的原因,怎么去预防野指针。传值调用和传址调用的区别。如果你觉得我的文章对你的有小小的帮助,可以给予博主一个小小的赞,感谢您的观看!

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