C语言教程-C 语言中的悬空指针

与指针和内存管理相关的最常见的错误是悬空指针。有时程序员未能用有效的地址初始化指针，此类未初始化的指针在 C 语言中称为悬空指针。

悬空指针在对象销毁时出现，当对象被删除或从内存中释放时，未修改指针的值。在这种情况下，指针指向已被释放的内存。悬空指针可能指向包含程序代码或操作系统代码的内存。如果我们给这个指针赋值，它将覆盖程序代码或操作系统指令的值；在这种情况下，程序将显示不希望的结果，甚至可能崩溃。如果内存被重新分配给其他进程，那么解引用悬空指针将导致分段错误。

让我们通过一些 C 程序来理解悬空指针。

使用 free() 函数释放内存。

cCopy code
#include <stdio.h>
int main()
{
   int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int));
   int a = 560;
   ptr = &a;
   free(ptr);
   return 0;
}

在上面的代码中，我们创建了两个变量，即 *ptr 和 a，其中 ptr 是一个指针，a 是一个整数变量。*ptr 是一个指针变量，它使用 malloc() 函数创建。由于我们知道 malloc() 函数返回 void，所以我们使用 int * 将 void 指针转换为 int 指针。

语句 int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int)); 将分配 4 个字节的内存，语句 free(ptr) 释放了内存，如下图所示，带有一个交叉符号，ptr 指针变为悬空指针，因为它指向已释放的内存。如果我们将 NULL 值赋给 ptr，那么 ptr 将不再指向已删除的内存。因此，我们可以说 ptr 不是悬空指针。

变量超出作用域

当变量超出作用域时，指向该变量的指针变成悬空指针。

cCopy code
#include<stdio.h>
int main()
{
   char *str;
   {
      char a = 'A';
      str = &a;
   }
   // a 超出作用域
   // str 现在是一个悬空指针
   printf("%s", *str);
}

在上面的代码中，我们执行了以下步骤：

首先，我们声明了指针变量 str。
在内部作用域中，我们声明了一个字符变量。str 指针包含变量 a 的地址。
当控制流离开内部作用域时，变量 a 将不再可用，因此 str 指向已释放的内存。这意味着 str 指针变成了悬空指针。

函数调用

现在，我们将看到在调用函数时指针如何成为悬空指针。

让我们通过一个示例来理解。

cCopy code
#include <stdio.h>
int *fun()
{
   int y = 10;
   return &y;
}
int main()
{
   int *p = fun();
   printf("%d", *p);
   return 0;
}

在上面的代码中，我们执行了以下步骤：

首先，我们在 main() 函数中创建了 p 指针，它包含了 fun() 的返回值。
当调用 fun() 时，控制流进入 int *fun() 的上下文，fun() 返回 y 变量的地址。
当控制流回到 main() 函数的上下文时，意味着变量 y 不再可用。因此，我们可以说 p 指针是一个悬空指针，因为它指向已释放的内存。

让我们考虑另一个悬空指针的示例。

cCopy code
#include <stdio.h>
int *fun()
{
   static int y = 10;
   return &y;
}
int main()
{
   int *p = fun();
   printf("%d", *p);
   return 0;
}

上面的代码与之前的代码类似，唯一的区别是变量 y 是静态的。我们知道静态变量存储在全局内存中。

首先，调用 fun() 函数，然后控制流移动到 int *fun() 的上下文中。由于 y 是一个静态变量，所以它存储在全局内存中；它的作用域在整个程序中可用。当地址值被返回时，控制流回到 main() 的上下文中。指针 p 包含了变量 y 的地址，即 100。当我们打印 *p 的值时，它打印出变量 y 的值，即 10。因此，我们可以说指针 p 不是悬空指针，因为它包含了存储在全局内存中的变量的地址。

避免悬空指针错误

可以通过将指针初始化为 NULL 值来避免悬空指针错误。如果将 NULL 值赋给指针，那么指针将不指向已释放的内存。将 NULL 值赋给指针意味着指针不指向任何内存位置。

C语言教程-C 语言中的悬空指针

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