深入理解C语言 - 指针使用的常见错误

时间：2024-03-10 17:29:25

在C语言中，指针的重要性不言而喻，但在很多时候指针又被认为是一把双刃剑。一方面，指针是构建数据结构和操作内存的精确而高效的工具。另一方面，它们又很容易误用，从而产生不可预知的软件bug。下面总结一下指针使用的常见错误。


一、使用未初始化的指针

这个错误很常见，指针未初始化时，系统会给指针分配个随机地址，示例如下：

int *p; //或者 int *p = NULL;
···
*p = 10; //错误，指针未初始化

上述程序将值10写到未知的内存位置，如果p指向系统内存空间，这样很可能把系统本来地址里的内容给覆盖了，会导致程序或者系统的崩溃。


二、没有释放内存

在堆中开辟内存以后，使用完成必须释放内存，否则会造成内存泄漏，示例如下：

int *p = (int *)malloc(100);
···
free(p);
p = NULL;

三、不断修改内存指针变量

很多时候使用指针开辟了内存空间，然后如果对指针指向进行改变操作，操作完成后直接释放内存，会释放了不该释放的位置；另外程序丢失了对已开辟内存空间的控制，造成内存泄漏，示例如下：

//这种时候一般会定义两个指向同一个开辟的内存空间的指针变量，一个用于操作，一个用于释放，避免造成内存泄漏
char *p = (char *)malloc(100);
strcpy(p, "abcdefg");
p += 1; //对指针指向进行改变操作
*p = \'a\';
free(p);
p = NULL;

四、注意"野指针"

"野指针"不是NULL指针，是指向“垃圾”内存的指针。人们一般不会错用NULL指针，因为用if语句很容易判断。但是“野指针”是很危险的，if语句对它不起作用。“野指针”的成因主要有两种：

第一种，指针变量没有初始化。任何指针变量刚被创建时不会自动成为NULL指针，它的缺省值是随机的，它会乱指一气。示例如下：

char *p; //错误，未初始化，成为野指针

第二种，指针变量被free或者delete之后，没有置为NULL，让人误以为是个合法的指针。示例如下：

char *p = (char *)malloc(100);
...
free(p); //错误，没有置为NULL，成为野指针

五、指针参数申请内存的常见错误

如果函数的参数是一个指针，不要指望用该指针去申请动态内存，示例如下：

#include <stdio.h> 
#include <string.h> 
#include <stdlib.h> 
  
void getMemory(char *p, int num) 
{ 
	p = (char*)malloc(sizeof(char) * num); 
} 
  
int main() 
{ 
	char *pStr = NULL; 
	pStr = getMemory(pStr, 200); 
	strcpy(pStr, "hello world!"); //错误，pStr仍然是空指针 
	printf("%s", pStr); 
	free(pStr);
    pStr = NULL;
    
	return 0; 
}

上面getMemory(str, 200)并没有使pStr获得期望的内存，pStr依旧是NULL，为什么？

问题出在getMemory函数中。编译器总是要为函数的每个参数制作临时副本，指针参数p的副本是_p，编译器使_p = p。在本例中，_p申请了新的内存，只是把_p所指的内存地址改变了，但是p丝毫未变，仍然是空指针。事实上，每执行一次getMemory函数就会泄漏一块内存，因为没有用free释放内存。


指针参数申请内存的两种正确用法
第一种用法：使用函数返回值来传递动态内存，示例如下：

#include <stdio.h> 
#include <string.h> 
#include <stdlib.h> 
  
char* getMemory(char *p, int num) 
{ 
	p = (char *)malloc(sizeof(char) * num); 
	return p; 
} 
  
int main() 
{ 
	char *pStr = NULL; 
	pStr = getMemory(pStr, 200); 
	strcpy(pStr, "hello world!");
	printf("%s", pStr); 
	free(pStr);
    pStr = NULL;
    
	return 0; 
}

这里强调不要用return语句返回指向”栈内存“的指针，因为”栈内存“指针在函数结束时已经被自动回收。


第二种用法：使用指向指针的指针作为参数来传递动态内存，示例如下：

#include <stdio.h> 
#include <string.h> 
#include <stdlib.h> 
  
void getMemory(char **p, int num)
{
    *p = (char *)malloc(sizeof(char) * num);
}

int main()
{
    char *pStr = NULL;
    getMemory(&pStr, 200);
    strcpy(pStr, "hello world!");
    printf("%s", pStr);
    free(pStr);
    pStr = NULL;

    return 0;
}

在需要修改指针变量本身的时候，需要使用指向指针的指针作为参数，这也是传值与传地址的差别所在。


参考：

深入理解C语言-指针使用的常见错误


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