第32节野指针和内存操作分析

最新推荐文章于 2022-10-18 21:49:46 发布

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本文深入探讨了C语言中的野指针概念及其常见来源，包括未初始化的局部指针、使用已释放的指针及指针指向的变量提前销毁等问题。同时，分析了非法内存操作，如结构体成员指针未初始化、内存分配未初始化、数组越界等，并讨论了内存泄露和多次释放指针的风险。最后，提出了C语言中遵循的良好编程实践。

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第一:

初识野指针

? 野指针通常是因为指针变量中保存的值不是一个合法的内存地址而造成的
? 野指针不是NULL 指针，是指向不可用内存的指针
? NULL 指针不容易用错，因为if 语句很好判断一个指针是不是NULL

C语言中没有任何手段可以判断一个指针是否为野指针

第二:

野指针来源

局部指针变量没有被初始化

#include <stdio.h>
#include <string.h>

struct Student
{
    char* name;
    int number;
};

int main()
{
    struct Student s;//s是Student的局部变量
    
    strcpy(s.name, "xxxx xxxx"); // OOPS!  s.name局部变量没有初始化,随机地指值!!!
    
    s.number = 99;
    
    
    return 0;
}

使用已经释放过后的指针

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <string.h>

void func(char* p)
{
    printf("%s\n", p);
    free(p);
}

int main()
{
    char* s = (char*)malloc(5);
    
    strcpy(s, "xxxxxx xxxxxxxx");//5个char不够装字符串!!!
    
    func(s);
    
    printf("%s\n", s); // OOPS!   内存越界!!!
    
    return 0;
}

指针所指向的变量在指针之前被销毁

#include <stdio.h>

char* func()
{
    char p[] = "xxxxxx xxxxxxx";
    
    return p;
}

int main()
{
    char* s = func();//指针指向局部数组p
    
    printf("%s\n", s); //OOPS! 
    
    return 0;
}

第三:

非法内存操作分析

? 结构体成员指针未初始化
? 没有为结构体指针分配足够的内存

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

struct Demo
{
    int* p;
};

int main()
{
    struct Demo d1;
    struct Demo d2;
    
    int i = 0;
    
    for(i=0; i<10; i++)
    {
        d1.p[i] = 0; // OOPS! 没有为局部数组数组p分配动态空间,p为野指针
    }
    
    d2.p = (int*)calloc(5, sizeof(int));
    
    for(i=0; i<10; i++)
    {
        d2.p[i] = i; // OOPS! 数组越界:分配5个空间,却分配10个值
    }
    
    free(d2.p);
    
    return 0;
}

?内存分配成功，但并未初始化

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

int main()
{
    char* s = (char*)malloc(10);//未初始化
    //char* s = (char*)calloc(10);//已经初始化
    
    printf(s); // OOPS!
    
    free(s);
       
    return 0;
}

? 数组越界

#include <stdio.h>

void f(int a[10])
{
    int i = 0;
    
    for(i=0; i<10; i++)
    {
        a[i] = i; // OOPS!  这里10个!!!
        printf("%d\n", a[i]);
    }
}

int main()
{
    int a[5];  //这里5个 !!!
    
    f(a);
       
    return 0;
}

内存泄露分析

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

void f(unsigned int size)
{
    int* p = (int*)malloc(size*sizeof(int));
    int i = 0;
    
    if( size % 2 != 0 )
    {
        return; // OOPS! 这里若是奇数,则申请的内存未归还!!!
    }
    
    for(i=0; i<size; i++)
    {
        p[i] = i;
        printf("%d\n", p[i]);
    }
    
    free(p);
}

/*   正确写法
void f(unsigned int size)
{
    int* p = (int*)malloc(size*sizeof(int));
    int i = 0;
    
    if( size % 2 != 0 )
    {
        for(i=0; i<size; i++)
        {
            p[i] = i;
            printf("%d\n", p[i]);
        }
    
    }
   
    free(p);
}
*/

int main()
{
    f(9);
    f(10);
       
    return 0;
}

多次指针释放

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

void f(int* p, int size)
{
    int i = 0;
    
    for(i=0; i<size; i++)
    {
        p[i] = i;
        printf("%d\n", p[i]);
    }
    
    free(p);//main里面申请,在f里面释放,这里不需要!!!!
}

int main()
{
    int* p = (int*)malloc(5 * sizeof(int));
    
    f(p, 5);
    
    free(p); // OOPS!
       
    return 0;
}

使用已释放的指针

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

void f(int* p, int size)
{
    int i = 0;
    
    for(i=0; i<size; i++)
    {
        printf("%d\n", p[i]);
    }
    
    free(p);
}

int main()
{
    int* p = (int*)malloc(5 * sizeof(int));
    int i = 0;
    
    f(p, 5);//这里已经释放了空间,后面的p就变成了一个野指针!!!
    
    for(i=0; i<5; i++)
    {
        p[i] = i; // OOPS!
    }
       
    return 0;
}

第四:

C 语言中的交通规则

? 用malloc 申请了内存之后，应该立即检查指针值是否为NULL ，防止使用值为NULL 的指针

int* p = (int*)malloc(5 * sizeof(int));

if(p != NULL)
{
    //do something!!!
}

free(p);

? 牢记数组的长度，防止数组越界操作，考虑使用柔性数组

typedef struct _soft_array
{
    int len;
    int array[];
}SoftArray;

int i = 0;
SoftArray* sa = (softArray*)malloc(softArray) + sizeof((int) * 10);

sa->len = 10;

for(i=10,i<sa->len;i++)
{
    sa->array[i] = i + 1;
}

? 动态申请操作必须和释放操作匹配，防止内存泄露和多次释放

voidf()
{
    int* p = (int*)malloc(5);
    free(p);
}

int main()
{
    int* p = (int*)malloc(10);
    f();
    free(p);
    return 0;
}

? free 指针之后必须立即赋值为NULL

int* p = (int*)malloc(10);

free(p);
p = NULL;

//...
//......
//.........

if( p != NULL)
{
    int i = 0;
    for(i=0;i<5;i++)
    {
        p[i] = i;
    }
}