C语言,函数不可返回指向栈内存的指针

预备知识:内存的分类

C/C++程序占用的内存分为两大类:静态存储区动态存储区。其示意图如下所示:

数据保存在静态存储区与动态存储区的区别就是:静态存储区在编译-链接阶段已经确定了,程序运行过程中不会变化,只有当程序退出的时候,静态存储区的内存才会被系统回收。动态存储区是在程序运行过程中动态分配的。

在其它地方我们还可以看到内存分配还有其他分类,那些都是细分的分类,比如文字常量区、全局数据区等,都归为静态存储区这一个大类。

关于内存的分类这里只是大致说一下,关于内存更详细的内容可查看往期笔记:【C语言笔记】内存总结

例子:return返回指向栈内存指针

先看一个return返回指向栈内存指针的例子:

#include <stdio.h>char *GetStr(void)
{char p[] = "Hello"; /* 保存在栈中 */return p;
}int main(void) 
{char *str = NULL;str = GetStr();printf("%s\n", str);return 0;
}

程序编译、运行的结果如下:

可以看到,编译出现警告:

warning: function returns address of local variable

运行结果并不是我们期望的输出字符串Hello

那是因为GetStr函数返回指向栈内存的指针,这里的变量p是局部变量,而局部变量是分配在栈上的。即Hello保存在栈内存上,栈内存在函数调用结束时会自动销毁,因此此时的p里的内容是未知的,所以结果无输出。

下面我们把GetStr函数修改为:

char *GetStr(void)
{char *p = "Hello";  /* p在栈上,Hello在静态区(常量区) */return p;
}

此时编译运行的结果是怎样的呢?结果为:

可以看到能正常输出。为什么这里又可以正常输出呢?因为这里的p虽然分配在栈上,但是此时的Hello是一个字符串常量,其存储在静态存储区。在调用GetStr函数结束时其也不会被销毁。

这里可能有些人会有疑惑,同样是Hello,为什么一个在栈上,一个在静态区。

char *p = "Hello";

此处首先定义了一个指针变量p,编译器就会为指针变量开辟了栈空间。而此时并没有空间来存放Hello,所以Hello只能存储在静态区。

char p[] = "Hello";

此处首先定义一个数组p,因为未给出数组大小,所以此时数组大小未确定。然后把Hello保存在这个数组里,编译器就会为数组p开闭足够的栈空间来存储Hello

相关笔记:char *str与char str[]的区别

其它替代方法

从上面的例子我们知道,若函数返回指向栈内存的指针,所得到的结果并不是我们想要的。除了上面的方法之外,这里还有如下几种解决方法:

1、把p定义为全局变量,因为全局变量存储在静态存储区,程序结束才会释放。但是这样会导致函数是不可重入的。关于函数的重入与不可重入可查看往期笔记:什么是可重入函数?

2、在GetStr函数中使用malloc申请动态内存,但使用完一定要记得使用free进行释放,否则会导致内存泄漏。示例代码如下:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>char *GetStr(void)
{char *p = (char*)malloc(64*sizeof(char));strcpy(p, "Hello");return p;
}int main(void) 
{char *str = NULL;str = GetStr();printf("%s\n", str);free(str);  /* 释放str指向的堆内存 */return 0;
}

3、可以将变量p声明为static静态变量。但这也会导致函数是不可重入的。示例代码如下:

char *GetStr(void)
{static char p[] = "Hello";return p;
}

End:以上就是本次的笔记分享,如有错误,欢迎之处!如果这篇笔记对你有帮助的话,欢迎收藏、转发、在看~


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