什么是野指针

2022-11-29 21:19:36 浏览数 (1)

编码运行环境:VS2017 Debug Win32

文章目录

  • 1.定义
  • 2.野指针的常见情形
    • 2.1 未初始化的指针
    • 2.2 指针所指的对象已经消亡
    • 2.3 指针释放后之后未置空
    • 2.4 realloc 函数使用不当
  • 3.避免野指针
  • 参考文献

1.定义

指向非法的内存地址指针叫作野指针(Wild Pointer),也叫悬挂指针(Dangling Pointer),意为无法正常使用的指针。

2.野指针的常见情形

2.1 未初始化的指针

出现野指针最典型的情形就是在定义指针变量之后没有对它进行初始化,如下面的程序。

代码语言:javascript复制
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
	int* p;
	cout << *p << endl; //编译通过,运行时出错
}

2.2 指针所指的对象已经消亡

指针指向某个对象之后,当这个对象的生命周期已经结束,对象已经消亡后,仍使用指针访问该对象,将出现运行时错误。

代码语言:javascript复制
#include <iostream>
using namespace std;

int* retAddr() {
	int num=10;
	return &num;
}

int main() {
	int* p=NULL;
	p=retAddr();
	cout<<&p<<endl;
	cout<<*p<<endl;
}

以上程序编译和运行都没有错误,输出结果如下:

代码语言:javascript复制
001AFD48
1701495776

最后一行,输出的并非想象中的num的值10,因为变量num是存储在栈空间的局部变量,离开函数超出其作用域后就会被释放掉,因此输出的值就是不确定的值了。

注意: (1)如果将cout<<&p<< endl;注释掉,可以正常输出 num 的值为10,或者将cout<<*p<<endl;放在前面,也能正常输出,原因是局部变量num的内存空间虽然在函数retAddr()调用结束后被回收,但是其值还没有被修改,语句cout<<&p<<endl;实际上是调用cout对象的成员函数ostream& operator<<(),重新使用了retAddr()调用时使用的栈空间,此时num的内存空间被改写,输出了不确定值。

(2)修改p指向的内存空间的值,可以正常编译运行。

代码语言:javascript复制
int main() {
	int* p = NULL;
	p = retAddr();
	*p = 11;
	cout << *p << endl;
}

上面的代码输出11。这里p指向的地址空间虽然不属于main函数的栈空间,但是操作系统在程序运行时会预先开辟一段可用的栈空间,供用户程序使用。一般情况下,Windows默认为1MB,Linux默认为10MB,预先开辟的栈空间并不是系统保护性地址,可以由程序任意改写并访问,所以可以更改p指向的内存空间的值并访问输出。

2.3 指针释放后之后未置空

指针 p 被 free 或者 delete 之后,没有置为 NULL,让人误以为 p 是个合法的指针。对指针进行 free 和 delete,只是把指针所指的内存空间给释放掉,但并没有把指针本身置空,此时指针指向的就是“垃圾”内存。释放后的指针应立即将指针置为 NULL,防止产生野指针。考察如下程序。

代码语言:javascript复制
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
	int* p=NULL;
	p=new int[10];
	delete p;
	cout<<"p[0]:"<<p[0]<<endl;
}

程序输出结果是一个随机值,因为此时的指针所指向的空间是垃圾内存,存放着随机值。

2.4 realloc 函数使用不当

在 C 语言中,如果使用 realloc 函数不当,也可能会产生野指针。

代码语言:javascript复制
#include<malloc.h>
void main() {
	char*p,*q;
	p=(char*)malloc(10);
	q=p;
	p=(char*)realloc(p,20);
	//...
}

在这段程序中我们用q记录原来的内存地址p。这段程序可以编译通过,但在执行到realloc那行时,原内存没有足够空间进行扩展,那么realloc函数会从堆中重新申请20字节大小的内存,并把原来(通过调用malloc函数得到的)10字节内存空间中的内容复制到这块新内存中,并释放原来的10字节内存空间。此时数据发生了移动,q所指向的内存空间已经被释放,这样就会导致指针q变为野指针,此时如果再用q指针进行操作就可能发生意想不到的问题。

3.避免野指针

野指针有时比较隐蔽,编译器不能发现,为了防止野指针带来的危害,开发人员应该注意以下几点。

(1)C 引入了引用机制,如果使用引用可以达到编程目的,就可以不必使用指针。因为引用在定义的时候,必须初始化,所以可以避免野指针的出现。

(2)如果一定要使用指针,那么需要在定义指针变量的同时对它进行初始化操作。定义时将其置位 NULL 或者指向一个有名变量。

(3)对指针进行free或者delete操作后,将其设置为NULL。对于使用 free 的情况,常常定义一个宏或者函数 xfree 来代替 free 置空指针:

代码语言:javascript复制
#define xfree(x) free(x); x = NULL;

参考文献

陈刚.C 高级进阶教程[M].武汉:武汉大学出版社,2008.C5.8.P203-204

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