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野指针

如果一个指针指向的内存没有访问权限,或者指向一块已经释放掉的内存,那么就无法对该指针进行操作,这样的指针称为野指针(Wild Pointer)。

野指针1:指向没有权限的内存

请看下面的代码:

  1. #include <stdio.h>
  2. int main() {
  3. char *str; // 指针没有指向地址,是一个野指针
  4. gets(str);
  5. puts(str);
  6. return 0;
  7. }

在 GCC 下运行,输入一个字符串后会提示段错误(Segment Fault)。在 VS 下运行,输入一个字符串后会提示类似下面的错误:

§ 18.C语言野指针以及非法内存操作 - 图1

这是因为,str 是局部变量,它的值是不确定的,是随机的,不知道指向哪块内存。一般情况下,这块内存要么没有访问权限,要么还没有分配,当 gets() 函数试图将读取到的字符串写入这块内存时,必然会发生错误。

当然,如果足够幸运的话,str 也可能恰好指向一段分配好的、并且有读写权限的内存,程序就运行成功了,但这是小概率事件,一般不会发生。

野指针2:指向释放掉的内存

请继续看下面的代码:

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. #include <string.h>
  4. int main() {
  5. char *str = (char*)malloc(20*sizeof(char));
  6. strcpy(str, "C语言123456");
  7. puts(str);
  8. free(str); // 指针指向的内存已经被释放,成为了野指针
  9. if (str) {
  10. puts(str);
  11. }
  12. return 0;
  13. }

运行程序,第一次输出 C 语言123456,第二次输出的是乱码或者什么也不输出。这是因为,free() 只是释放掉了动态分配的内存,但并未改变 str 的值,str 的值不是 NULL,它仍然指向被释放掉的内存,所以会执行 if 语句里面的 puts() 函数。但由于此时的内存已经被释放掉了,原来的字符串已经不在了,所以输出的数据是未知的。

这就提醒我们,使用 free() 释放内存的同时要将指针置为 NULL,否则下次就无法判断指向的内存是否有效。

还有一种情况是函数外部指针指向函数内部的变量、数组等,请看下面的代码:

  1. #include <stdio.h>
  2. void func(char **pp);
  3. int main() {
  4. char *pstr;
  5. func(&pstr);
  6. puts(pstr);
  7. return 0;
  8. }
  9. void func(char **pp) {
  10. char arr[] = "C语言";
  11. *pp = arr;
  12. }

arr 数组在栈上分配内存,字符串 “C语言” 就存储在这里,func() 函数运行结束后,这块内存被释放掉,但是函数外部的 pstr 仍然指向这里,所以执行 puts(pstr); 时,输出结果是未知的。

规避野指针

要想规避野指针,就要养成良好的编程习惯:

  1. 指针变量如果暂时不需要赋值,一定要初始化 为NULL,因为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。
  2. 当指针指向的内存被释放掉时,要将指针的值设置为 NULL,因为 free() 只是释放掉了内存,并为改变指针的值。