C语言：指针（第五天）
野指针、空指针、空悬指针
野指针
定义：指向一块未知区域（已经销毁或者访问受限的内存区域外的已存在或不存在的内存区域）的指针，被称作野指针。野指针是危险的。
危害：
① 引用也野指针，相当于访问了非法的内存，常常会导致段错误（segmentation fault）,也有可能编译运行不报错。
② 引用野指针，可能破坏系统的关键数据，导致系统崩溃等严重后果
野指针产生的场景：
-
变量未初始化，通过指针访问该变量
int a; int *p = &a;// p是野指针 printf("%d\n",*p); -
指针变量未初始化
int *p; -
指针指向的内存空间被（free）回收了
int *p = malloc(4); *p = 12;// 此时的指针不是野指针 free(p); printf("%d\n",*p);// 此时的p就是野指针 -
指针函数中直接返回了局部变量的地址
int* get_num() { int a = 15; int *p = &a;// 此时p对应的数据是一个局部部作用域的数据 return 0; } main() { int *p = get_num();// 此时p是野指针 }如何避免野指针？
-
指针变量要及时初始化，如果暂时没有对应的值，建议赋初值NULL；
-
数组操作（遍历和指针运算）时，注意述责的长度，避免越界
-
指针指向的内存空间被回收，建议给这个指针变量赋值为NULL
int *p = (int *)malloc(); free(p); p = NULL; -
指针变量使用之前要检查它的有效性（非空校验）
int* p = NULL; // if(p==NULL) if(!p) { return -1; }
-
空指针
很多情况下，我们不可避免的会遇到野指针，比如我们刚定义的指针无法立即为其分配一块恰当的内存，又或者指针指向的内存已经被释放了等等。一般的做法是将这些危险的野指针指向一块确定的内存，比如零地址内存（NULL）。
定义：空指针即保存了零地址的指针（赋值为NULL的指针），也就是指向零地址的指针。（NULL是空常量，它的值是0，这个NULL一般存放在内存0x0000 0000的位置，这个地址只能存NULL，不能被其他程序修改）
示例：
// 1.刚定义的指针，让其指向零地址以确保安全
char* p1 = NULL;
int* p2 = NULL;
// 2.被释放了内存的指针，让其指向零地址以确保安全
char *p3 = (char *)malloc(100);
free(p3);
p3 = NULL;
int sum = 0;
空悬指针
在C语言中，悬空指针指的是指向已删除（或释放）的内存位置的指针。如果一个指针指向的内存已经被释放，但指针本身并未重新指向其他有效的内存地址，那么这个指针就变成了悬空指针。悬空指针会引发不可预知的错误，并且如果一旦发生，就很难定位，因此在编程中尽量避免使用悬空指针。
char *p3 = (char *)malloc(100);
free(p3);
printf("%p,%c\n",p3,*p3);
void与void*的区别
定义：
- void：是空类型，是数据类型的一种
- void*：是指针类型的一种，可以匹配任意类型的指针，类似通配符，又被称作万能指针
void：
-
说明：void作为返回值类型使用，表示没有返回值；作为形参，表示形参列表为空，在调用的时候不能给实参
-
举例：
// 函数定义 void fun(void){..} // 等效于void fun(){} // 函数调用 fun();
void*：
-
说明：
-
void*是一个指针类型，但该指针的数据类型不明确，无法通过解引用获取内存中的数据，因为
void*不知道访问几个内存单元 -
void*是一种数据类型，可以作为函数
返回值类型，也可以作为形参类型 -
void*类型的变量在使用之前必须强制类型转换，明确它能够访问几个自己的内存空间
int *p = (int*)malloc(4); -
void*作为返回值类型，这个函数可以返回任意类型的指针
-
void*作为形参类型，这个函数在调用时，可以给任意类型的指针
-
-
总结：
- void*类似于通配符，不能对
void*类型的变量解引用（因为不明确数据类型，所以无法确定内存单元的大小） - void*在间接访问（解引用）前要强制类型转换，但不能太随意，否则存和取的数据类型不一致
- void*类似于通配符，不能对
内存操作
我们对于内存的操作需要依赖于string库（对应的头文件string.h）完成内存的操作
常用内存操作函数
内存填充
- 头文件：
#include <string.h> - 函数原型：
void* memset(void* s,int c,size_t n) - 函数功能：填充s开始的堆内存空间前n个字节，使得每个字节值为c
- 函数参数：
- void* s：代操作内存首地址
- int c：填充的字节数据
- size_t n：填充的字节数
- 返回值：返回s
- 注意：c常常设置为0，用于动态内存初始化
// 内存操作：内存填充(memset)
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main(int argc,char* argv[])
{
// 在堆内存中申请空间
int *p = (int*)malloc(4 * sizeof(int));
// int *p = {int*}calloc(4,sizeof(int));
if(!p)
{
printf("内存申请失败！");
return -1;
}
// 给这块内存进行初始化操作
memset(p,0,4 * sizeof(int));
printf("%d\n",*(p+1));
// 释放内存
free(p);
p = NULL;
return 0;
}
内存拷贝
-
头文件：
string.h -
函数原型：
void* memcpy(void* dest,const void* src,size_t n)适合目标地址与源地址内存无重叠的情况。
void* memmove(void* dest,const void* src,size_t n) -
函数功能：拷贝src开始的堆内存空间前n个字节，到dest对应的内存中
-
函数参数：
- void* dest：目标内存首地址
- void* src：源内存首地址
- size_t n：拷贝的字节数
-
返回值：返回dest
-
注意：内存申请了几个内存空间，就访问几个内存空间，否则数据不安全
-
注意:memcpy与memmove一般情况下是一样的，更建议使用memmove进行内存拷贝;
因为memmove函数是从自适应(从后往前或者从前往后)拷贝，当被拷贝的内存和目的地的内存有重叠时，数据不会出现拷贝错误。而memgpy函数是从前往后拷贝，当被拷贝的内存和目的地内存有重叠时，数据会出现拷贝错误。
-
案例：
// 内存操作：内存拷贝（memmove | memcpy） #include <stdio.h> #include <string.h> int main() { // 创建源空间和目标空间 int src[4] = {11,22,33,44}; int dest[6] = {111,222,333,444,555,666}; // 将src中的数据拷贝到dest中 memmove(dest+1,src+1,2 * sizeof(int));// {11,22,333,444,555,666} // 测试输出 printf("源数组-src:\n"); for(int i = 0;i < 4;i++) { printf("%-5d",src[i]); } printf("\n"); printf("目标数组-dest:\n"); for(int i = 0;i < 6;i++) { printf("%-5d",dest[i]); } printf("\n"); return 0; }
内存比较
-
头文件：
#include <string.h> -
函数原型：
int memcmp(void *dest,const void *src,size_t n) -
函数功能：比较src和dest所代表的内存前n个字节的数据
-
函数参数：
- void* dest：目标内存首地址
- const void* src：源内存首地址
- size_t n：比较的字节数
-
返回值：
0：数据相同>0：dest中的数据大于src<0：dest中的数据小于src
-
注意：n一般和src，dest的总容量一致；如果不一致，内存比较的结果就不确定了。
-
案例：
// 内存操作-内存比较：memcmp() #include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> int main() { // 申请内存 int* src = (int*)malloc(3*sizeof(int)); int* dest = (int*)calloc(4,sizeof(int)); if(!src || !dest) { perror("内存申请失败！"); return -1; } // 对使用malloc申请的空间清零 bzero(src,3 * sizeof(int)); *src = 65; *(src+1) = 66; *dest = 70; *(dest+1) = 55; int result = memcmp(dest,src,2 * sizeof(int)); char *a = (char*)src; char *b = (char*)dest; int result2 = memcmp(b,a,sizeof(char)); printf("%d,%d\n",result,result2); free(src); free(dest); src = NULL; dest = NULL; return 0; }
内存查找
-
头文件：
#include <string.h> -
函数原型：
int *memchr | *memrchar -
函数功能：在s开始的堆内存空间前n个字节中查找字节数据c
-
函数参数：
- const void *s：代操作内存首地址
- int c：带查找的字节数据
- size_t n：查找的字节数
-
返回值：返回查找到的字节数据地址
-
注意：如果内存中没有重复数据，memchr和memrchr结果是一样的；如果内存中有重复数据，memchr和memrchr结果就不一样
-
注意：
void *memrchr(..);// 在使用时编译器会报错，需要使用外部声明 // 外部声明 extern void* memrchr(..); -
举例：
案例1：
// 内存操作-内存查找：memchr | memrchr(需要外部声明) #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> // 声明外部定义的函数 extern void* memrchr(const void* s,int c,size_t n); int main() { // 在堆内存申请内存 int *s = (int*)calloc(4,sizeof(int)); if(!s) { perror("内存申请失败！"); return -1; } // 给变量赋值 for(int i = 0;i < 4;i++) { s[i] = i * 2; } s[3] = 2; // 输出 for(int i = 0;i < 4;i++) { printf("%d\n",s[i]); } printf("\n"); // 内存查找 memchr，匹配首个查到的位置 int *x = (int*)memchr(s,2,4 * sizeof(int)); printf("%p,%p,%d\n",x,s,*x); // 内存查找 memrchr，匹配末个查到的位置 int *y = (int*)memrchr(s,2,4 * sizeof(int)); printf("%p,%p,%d\n",y,s,*y); // 内存回收 free(s); s = NULL; return 0; }案例2：
// 内存操作-内存查找：memchr | memrchr(需要外部声明) #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> // 声明外部定义的函数 extern void* memrchr(const void* s,int c,size_t n); int main() { // 在堆内存申请内存 int *s = (int*)calloc(4,sizeof(char)); if(!s) { perror("内存申请失败！"); return -1; } // 给变量赋值 for(int i = 0;i < 4;i++) { s[i] = i + 65d; } s[3] = 2; // 输出 for(int i = 0;i < 4;i++) { printf("%d\n",s[i]); } printf("\n"); // 内存查找 memchr，匹配首个查到的位置 int *x = (int*)memchr(s,2,4 * sizeof(int)); printf("%p,%p,%d\n",x,s,*x); // 内存查找 memrchr，匹配末个查到的位置 int *y = (int*)memrchr(s,2,4 * sizeof(int)); printf("%p,%p,%d\n",y,s,*y); // 内存回收 free(s); s = NULL; return 0; }
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