c++指针(1)-规避野指针

一,指针的危险
c++ primer plus中提到:c++中创建指针时,计算机将分配用来存储地址的内存,但不会分配用来存储指针所指向数据的内存。
例如声明int型的指针变量num:

int *num;

此时的num保存的地址值是不确定的,我们称其为野指针。 由于野指针的指向是随机的,比如它有可能是被另外某个程序申请的内存空间,因此改写野指针指向的存储区域就会发生一些难以预料的危险。

二,规避野指针
避免野指针的出现需要注意两点:
1,初始化
再以指针变量num举例。为了避免num乱指一气,声明num后,可以将其置为NULL;

int *num=NULL;

也可以赋予其另一个变量的地址:

int p = 1;   
int *num = &p;

但这种情况需要特别注意:如果p为局部变量,那么p的内存在释放后num又会成为野指针。

除此之外,还可以利用new来分配内存

int *num = new int;

2,释放置空
如果不再需要num,就要对其进行delete操作,防止内存泄漏。

delete num;

执行这条语句之后,系统收回内存,也就是说num指向的这块内存不再属于当前程序,所以对于当前程序而言num就是一个野指针。这时若再改写num指向的区域,可能就会发生错误。为了避免错误的发生,应使num指向NULL:

num = NULL;

这样做的另外一个好处就是:delete操作不能对同一个内存块释放两次,这样做会报错。如果第一次delete后置空,第二次delete也是没问题的,因为对空指针做delete是安全的:

int *a = new int;
int *b = a;
delete a;
a = NULL;  //删除这行运行时会出错
delete b;
<think>好的,我现在需要解释空指针指针和悬垂指针这三个概念。首先,我得确认自己对这三个术语的理解是否正确,然后按照用户的要求用中文清晰、结构分明地介绍它们。 用户还特别提到系统级指令,比如行内数学表达式要用$...$,独立公式用$$...$$,并且确保LaTeX语法正确。不过这三个概念可能不需要太多数学公式,但如果有相关的表达式,比如指针的声明或赋值,可能需要用行内格式。 首先,空指针。空指针通常是指向内存地址0的指针,在C/C++中一般用NULL或nullptr表示。它的作用是明确表示指针不指向任何有效的对象。需要说明它的定义、用途以及注意事项,比如解引用空指针会导致程序崩溃。 然后是指针指针是指未初始化或指向已释放内存的指针。它的问题在于其指向的位置不确定,使用它会导致不可预测的行为,比如数据损坏或安全漏洞。需要解释其成因,比如未初始化、释放后未置空等。 接下来是悬垂指针。悬垂指针指的是指向曾经有效但已被释放的内存的指针。例如,在释放内存后,指针仍然保留原来的地址,这时候使用它会导致访问已释放的内存,可能引发错误。需要和指针区分,虽然有时这两个概念会被混用,但悬垂指针更特指指向被释放的内存的情况。 要确保结构清晰,可能每个指针类型都分点说明,包括定义、示例代码、危害和避免方法。用户要求回答真实可靠,所以需要确认每个定义的正确性,必要时参考权威资料或书籍。 现在考虑是否需要代码示例。比如空指针可以写int *ptr = nullptr;,指针的例子是int *ptr;(未初始化),悬垂指针的例子是在free或delete后未置空。这些代码可能需要用行内代码格式,但用户没有特别要求代码格式,可能用中文描述即可,或者用引号标出。 需要注意避免使用Markdown格式,所以分点说明时可能用数字和项目符号,但用户的结构要求中允许结构清晰,所以可能需要用自然段分述。 另外,用户提到尽量保证回答真实可靠,所以需要确保每个概念的解释准确无误。例如,指针是否包括悬垂指针?可能在某些资料中指针的定义更广,但通常悬垂指针指针的一种。不过为了明确区分,最好分开解释。 现在组织内容: 1. 空指针 - 定义:指向地址0的指针,明确表示不指向任何对象。 - 示例代码:int *p = nullptr; - 注意事项:解引用导致崩溃,用于条件判断等。 2. 指针 - 定义:未初始化或指向无效内存。 - 示例:未初始化的指针,或释放后未置空。 - 危害:不可预测行为,如数据损坏。 - 避免方法:初始化指针,释放后置空。 3. 悬垂指针 - 定义:指向已释放内存的指针- 示例:释放后继续使用指针- 危害:访问无效内存,可能导致错误。 - 避免方法:释放后置空,使用智能指针。 最后比较三者区别,帮助用户理解不同点。例如,空指针是故意设置为空,而指针和悬垂指针属于错误情况。悬垂指针指针的一种特殊情况。 需要确保语言简洁,避免技术术语过于复杂,适合不同层次的读者理解。同时检查是否遵循了用户的格式要求,比如行内数学表达式是否正确,是否有独立公式等。不过这三个概念可能较少涉及数学公式,但如果有指针地址的表示,可能需要用$0x00000000$之类的格式,用行内LaTeX。 例如,空指针指向$0x0$地址,可以写成$0x00000000$(假设是32位系统)。但可能不需要,因为用户可能更关心概念而非具体地址值。 总结结构: 1. 空指针 - 定义 - 示例 - 危害 - 解决方法 2. 指针 - 同上结构 3. 悬垂指针 - 同上结构 然后可能加一个对比表格或总结段落,但用户要求结构清晰,逐步解决问题,所以可能分点更合适。 现在开始组织语言,确保每个部分明确,使用中文,避免术语混淆。</think>以下是对空指针指针和悬垂指针的详细解释: --- ### **1. 空指针(Null Pointer)** - **定义**:空指针是明确指向“无”的指针,通常被赋值为内存地址 $0$(表示为 `NULL` 或 `nullptr`)。它表明指针当前未指向任何有效对象。 - **示例**: ```cpp int *ptr = nullptr; // C++11 后推荐使用 nullptr ``` - **特点与用途**: - 用于条件判断(如 `if (ptr == nullptr)`)。 - 避免未初始化的指针随机指向内存。 - **风险**:解引用空指针(如 `*ptr = 5`)会导致程序崩溃(如段错误)。 --- ### **2. 指针(Wild Pointer)** - **定义**:指针是未初始化或指向未知内存区域的指针。它的值不确定,可能指向任意地址(如垃圾值或已释放的内存)。 - **成因**: - **未初始化**:`int *ptr;`(未赋初值)。 - **未置空后释放**:释放内存后未将指针置空。 - **示例**: ```cpp int *ptr; // 未初始化,成为指针 *ptr = 10; // 危险操作! ``` - **危害**:操作指针可能导致数据损坏、程序崩溃或安全漏洞(如内存泄漏)。 - **避免方法**: - 初始化指针(如 `int *ptr = nullptr;`)。 - 释放内存后立即置空指针--- ### **3. 悬垂指针(Dangling Pointer)** - **定义**:悬垂指针指向的内存已被释放,但指针仍保留原地址。它是指针的一种特殊情况。 - **成因**: - **释放后未置空**: ```cpp int *ptr = new int(5); delete ptr; // 内存释放,但 ptr 仍指向原地址 *ptr = 10; // 危险!操作已释放的内存 ``` - **局部变量作用域结束**: ```cpp int* func() { int x = 5; return &x; // x 的生命周期在函数结束后结束,返回的指针成为悬垂指针 } ``` - **危害**:访问已释放内存可能导致程序行为不可预测(如数据覆盖或崩溃)。 - **避免方法**: - 释放内存后立即置空指针(如 `delete ptr; ptr = nullptr;`)。 - 避免返回局部变量的地址。 - 使用智能指针(如 `std::shared_ptr`、`std::unique_ptr`)自动管理内存。 --- ### **三者对比** | **类型** | **特点** | **风险** | **解决方法** | |------------|----------------------------------------|---------------------------|---------------------------| | **空指针** | 明确指向 $0$,表示“无” | 解引用导致崩溃 | 初始化时赋值为 `nullptr` | | **指针** | 未初始化或指向无效地址 | 不可预测行为 | 初始化指针,释放后置空 | | **悬垂指针**| 指向已释放的内存 | 访问无效内存 | 释放后置空,使用智能指针 | --- ### **总结** - **空指针**是“主动安全”的设计,用于明确表示无指向。 - **指针**和**悬垂指针**是编程错误,需通过初始化、及时置空和内存管理工具规避
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