返回指针变量的函数

最新推荐文章于 2024-05-30 13:06:11 发布

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本文详细探讨了在C++中函数返回局部变量的各种情况，包括返回局部变量的值、返回局部变量的指针以及返回局部变量的引用等，并分析了各种情况下的可行性和潜在问题。

原文出自http://blog.chinaunix.net/uid-27411029-id-3497902.html

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原文自http://blog.chinaunix.net/uid-15014334-id-3533931.html

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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：返回局部自动变量和局部静态变量，比如，
int func()
{
int temp = 0; // 返回局部自动变量的值
return temp;
}
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; // 返回局部静态变量的值
return a;
}
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<int> func()
{
vector<int> 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; // 返回局部变量的地址
return &temp;
}
?
前面讨论过，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;
}
?
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。
char *temp = NULL;
temp = func();
// some operation...
free(temp);
?
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。
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。
1：
[cpp] view plaincopy
#include <stdio.h>
char *returnStr()
{
char *p="hello world!";
return p;
}
int main()
{
char *str;
str=returnStr();
printf("%s\n", str);
return 0;
}
这个没有任何问题，因为"hello world!"是一个字符串常量，存放在只读数据段，把该字符串常量存放的只读数据段的首地址赋值给了指针，所以returnStr函数退出时，该该字符串常量所在内存不会被回收，故能够通过指针顺利无误的访问。
2：
[html] view plaincopy
#include <stdio.h>
char *returnStr()
{
char p[]="hello world!";
return p;
}
int main()
{
char *str;
str=returnStr();
printf("%s\n", str);
return 0;
}
"hello world!"是局部变量存放在栈中。当returnStr函数退出时，栈要清空，局部变量的内存也被清空了，所以这时的函数返回的是一个已被释放的内存地址，所以有可能打印出来的是乱码。
3：
[html] view plaincopy
int func()
{
int a;
....
return a; //允许
}
int * func()
{
int a;
....
return &a; //无意义，不应该这样做
}
局部变量也分局部自动变量和局部静态变量，由于a返回的是值，因此返回一个局部变量是可以的，无论自动还是静态，
因为这时候返回的是这个局部变量的值，但不应该返回指向局部自动变量的指针，因为函数调用结束后该局部自动变量
被抛弃，这个指针指向一个不再存在的对象，是无意义的。但可以返回指向局部静态变量的指针，因为静态变量的生存
期从定义起到程序结束。
4：如果函数的返回值非要是一个局部变量的地址，那么该局部变量一定要申明为static类型。如下：
[html] view plaincopy
#include <stdio.h>
char *returnStr()
{
static char p[]="hello world!";
return p;
}
int main()
{
char *str;
str=returnStr();
printf("%s\n", str);
return 0;
}
5：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：
[html] view plaincopy
int* func( void )
{
static int a[10];
........
return a;
}
6：返回指向堆内存的指针是可以的
[html] view plaincop
char *GetMemory3(int num)
{
char *p = (char *)malloc(sizeof(char) * num);
return p;
}
void Test3(void)
{
char *str = NULL;
str = GetMemory3(100);
strcpy(str, "hello");
cout<< str << endl;
free(str);
}
程序在运行的时候用 malloc 申请任意多少的内存,程序员自己负责在何时用 free释放内存。动态内存的生存期一直到程序员自己释放。

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：返回局部自动变量和局部静态变量，比如，

int func()
{
    int temp = 0;   // 返回局部自动变量的值
    return temp;
}

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;   // 返回局部静态变量的值
    return a;
}
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<int> func()
{
    vector<int> 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;   // 返回局部变量的地址
    return &temp;
}

?
前面讨论过，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;
}

?
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。

char *temp = NULL;
temp = func();
// some operation...
free(temp);

?
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。

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。

1：
[cpp] view plaincopy
#include <stdio.h>   
char *returnStr()   
{   
    char *p="hello world!";   
    return p;   
}   
int main()   
{   
    char *str;   
    str=returnStr();   
    printf("%s\n", str);   
    return 0;   
}  
这个没有任何问题，因为"hello world!"是一个字符串常量，存放在只读数据段，把该字符串常量存放的只读数据段的首地址赋值给了指针，所以returnStr函数退出时，该该字符串常量所在内存不会被回收，故能够通过指针顺利无误的访问。
2：
[html] view plaincopy
#include <stdio.h>   
char *returnStr()   
{   
    char p[]="hello world!";   
    return p;   
}   
int main()   
{   
    char *str;   
    str=returnStr();   
    printf("%s\n", str);   
    return 0;   
}   
"hello world!"是局部变量存放在栈中。当returnStr函数退出时，栈要清空，局部变量的内存也被清空了，所以这时的函数返回的是一个已被释放的内存地址，所以有可能打印出来的是乱码。 
3：
[html] view plaincopy
int func()  
{  
      int a;  
      ....  
      return a;    //允许  
}                     
  
int * func()  
{  
      int a;  
      ....  
      return &a;    //无意义，不应该这样做  
}   
局部变量也分局部自动变量和局部静态变量，由于a返回的是值，因此返回一个局部变量是可以的，无论自动还是静态，
因为这时候返回的是这个局部变量的值，但不应该返回指向局部自动变量的指针，因为函数调用结束后该局部自动变量
被抛弃，这个指针指向一个不再存在的对象，是无意义的。但可以返回指向局部静态变量的指针，因为静态变量的生存
期从定义起到程序结束。

4：如果函数的返回值非要是一个局部变量的地址，那么该局部变量一定要申明为static类型。如下：
[html] view plaincopy
#include <stdio.h>   
char *returnStr()   
{   
    static char p[]="hello world!";   
    return p;   
}   
int main()   
{   
    char *str;   
     str=returnStr();   
    printf("%s\n", str);   
  
    return 0;   
}   
5： 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：
[html] view plaincopy
int* func( void )  
{  
    static int a[10];  
    ........  
    return a;  
}   
6：返回指向堆内存的指针是可以的
[html] view plaincop
char *GetMemory3(int num)  
{  
char *p = (char *)malloc(sizeof(char) * num);  
return p;  
}  
void Test3(void)  
{  
char *str = NULL;  
str = GetMemory3(100);  
strcpy(str, "hello");  
cout<< str << endl;  
free(str);  
}  
程序在运行的时候用 malloc 申请任意多少的内存,程序员自己负责在何时用 free释放内存。动态内存的生存期一直到程序员自己释放。

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可以函数的参数表中传入一个指针变量，然后局部指针指向这个参数指针，则当函数返回时，由于参数指针所指的内存空间的寿命是主函数的寿命，函数返回时不会被释放。

可以函数的参数表中传入一个指针变量，然后局部指针指向这个参数指针，则当函数返回时，由于参数指针所指的内存空间的寿命是主函数的寿命，函数返回时不会被释放。

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int *fun(int *p)
{
int *a;
*p=4;
a=p;
return a;
}
int main()
{
int a=2;
int *p=&a;
int *r=fun(p);
cout<<*r;
return 0;
}

int *fun(int *p)
{
	int *a;
	*p=4;
	a=p;
	return a;
}
int main()
{
	int a=2;
	int *p=&a;
	int *r=fun(p);
	cout<<*r;
	return 0;
}