C函数返回局部变量

本文详细解释了函数可以返回局部变量的值,包括局部自动变量、局部静态变量等;阐述了返回局部变量指针的情况,包括返回指向常量字符串的指针、指向堆内存的指针等;探讨了返回局部变量引用的问题;并补充说明了静态全局变量和全局变量的区别。

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一般的来说,函数是可以返回局部变量的。 局部变量的作用域只在函数内部,在函数返回后,局部变量的内存已经释放了。因此,如果函数返回的是局部变量的值,不涉及地址,程序不会出错。但是如果返回的是局部变量的地址(指针)的话,程序运行后会出错。因为函数只是把指针复制后返回了,但是指针指向的内容已经被释放了,这样指针指向的内容就是不可预料的内容,调用就会出错。准确的来说,函数不能通过返回指向栈内存的指针(注意这里指的是栈,返回指向堆内存的指针是可以的)。

1. 返回局部变量的值
可以有两种情况:返回局部自动变量局部静态变量,比如,
int func()
{
    int temp = 0;  
....  
     return temp;   // 返回局部自动变量的值 允许  
}
局部变量temp存储在栈中,函数返回时会自动复制一份temp的copy给调用者,没有问题。

int func()
{
    static int a = 1;  
    return a; // 返回局部静态变量的值
}
局部变量a存储在静态(全局)存储区中,从初始化后一直有效直到程序结束,仅分配一次内存,并且函数返回后,变量不会销毁,没有问题。

vector func()
{
    vector v;
    v.push_back(0);
    return v;
}
返回的是v的值拷贝,没有问题。

Person func()
{
    Person p1;
    p1.name = "test";
    return p1;
}
返回的也是值拷贝,会调用Person类的拷贝构造函数,没有问题。

2. 返回局部变量的指针
int* func()
{
    int temp = 0;  
    return &temp; // 返回局部变量的地址
}
局部变量temp存储在栈中,函数返回时将已销毁变量的地址返回给调用者,结果将是不可预知的。

int* func()
{
    static int temp = 1;
    return &temp;
}
局部变量temp存储在静态存储区,返回指向静态存储区变量的指针是可行的。

char* func()
{
    char *p = "test";
    return p;   // 返回指向常量字符串的指针
}
对于字符串的特殊情况,由于字符串test存储在常量存储区(不是静态存储区),因此函数返回一个指向常量的字符串指针是可行的。

char* func()
{
    char str[] = "test";
    return str; // 返回局部字符串的指针
}
这种情况下,str被初始化为字符串局部变量,因此函数返回一个已销毁的局部变量是不可行的。解决办法就是将字符串str声明为static。

char* func()
{
    char *str = (char *)malloc(sizeof(char) * BUFFER_SIZE);
    strcpy(str, "test");
    return str;
}
int main()
{
char *temp = NULL;
temp = func();
// some operation...
free(temp);
}
这种情况下,函数返回一个指向堆内存的指针,由于堆存储区由程序员手动管理,因此这种做法是可行的,但是要防止出现内存泄露,函数调用完后需要手动释放内存。这里的sizeof作用于指针返回的是指针类型的长度1byte,而如果作用于数组返回的则是数组的长度。


3. 返回局部变量的引用
int& func()
{
    int temp = 0;   // 返回局部变量的引用
    return temp;
}
由引用的概念可知,函数返回的是temp本身,而temp在函数返回后已销毁,结果将是不可预知的。

4. 数组是不能作为函数的返回值的,原因是编译器把数组名认为是局部变量(数组)的地址。返回一个数组一般用返回指向这个数组的指针代替,而且这个指针不能指向一个自动数组,因为函数结束后自动数组被抛弃,但可以返回一个指向静态局部数组的指针,因为静态存储期是从对象定义到程序结束的。如下:
int* func( void )  
{  
    static int a[10];  
    ........  
    return a;  
}   


补充:静态全局变量和全局变量的区别
静态全局变量只在当前文件中可用,全局变量在其他文件中也可用,需要用extern声明。
全局变量和静态变量如果没有手动初始化,则默认由编译器初始化为0。
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