目录 1. 野指针 1.1 野指针成因 1.1.1 指针未初始化 1.1.2 指针越界访问 1.1.3 指针指向的空间释放 1.2 如何规避野指针 1.2.1 指针初始化 1.2.2 小心指针越界 1.2.3 指针变量不再使用时,及时置NULL,指针使用之前检查有效性 1.2.4 避免返回局部变量的地址 2. assert断言 3. 指针的使用和传址调用 3.1 strlen的模拟实现 3.2 传值调用和传址调用
1. 野指针
概念:野指针就是指针指向的位置是不可知的(随机的、不正确的、没有明确限制的)
1.1 野指针成因
1.1.1 指针未初始化
# include <stdio.h>
int main ( )
{ int * p; * p = 20 ; return 0 ;
}
1.1.2 指针越界访问
# include <stdio.h>
int main ( )
{ int arr[ 10 ] = { 0 } ; int * p = & arr[ 0 ] ; int i = 0 ; for ( i= 0 ; i<= 11 ; i++ ) { * ( p++ ) = i; } return 0 ;
}
1.1.3 指针指向的空间释放
我们知道自定义函数调用的时候要开辟空间 ,结束时要回收/销毁空间 ,可以参考这篇博客——函数栈帧的创建和销毁
# include <stdio.h> int * test ( )
{ int n = 100 ; return & n;
} int main ( )
{ int * p = test ( ) ; printf ( "%d\n" , * p) ; return 0 ;
}
这里当test 函数结束后返回n的地址存储到指针变量p中,但是此时变量n已经被销毁了,既是能找到n未被销毁时的位置,但此时已经不知道这个位置时存储什么的了,即随机值
1.2 如何规避野指针
1.2.1 指针初始化
如果明确知道指针指向哪⾥就直接赋值地址,如果不知道指针应该指向哪⾥,可以给指针赋值NULL,NULL 是C语⾔中定义的⼀个标识符常量,值是0,0也是地址, 但是这个地址是无法使用的,(因为内存中的一些地址是留给操作系统使用的 ,0 的位置就是)此时读写该地址会报错 初始化如下:
# include <stdio.h> int main ( )
{ int num = 10 ; int * p1 = & num; int * p2 = NULL ; return 0 ;
}
1.2.2 小心指针越界
⼀个程序向内存申请了哪些空间,通过指针也就只能访问哪些空间,不能超出范围访问,超出了就是越界访问。
1.2.3 指针变量不再使用时,及时置NULL,指针使用之前检查有效性
当指针变量指向⼀块区域的时候,我们可以通过指针访问该区域,后期不再使用这个指针访问空间的时候,我们可以把该指针置为NULL。因为约定俗成的⼀个规则就是:只要是NULL指针就不去访问,同时使用指针之前可以判断指针是否为NULL 我们可以把野指针想象成野狗,野狗放任不管是非常危险的,所以我们可以找⼀棵树把野狗拴起来,就相对安全了,给指针变量及时赋值为NULL,其实就类似把野狗栓前来,就是把野指针暂时管理起来 不过野狗即使拴起来我们也要绕着⾛,不能去挑逗野狗,有点危险;对于指针也是,在使用之前,我们也要判断是否为NULL,看看是不是被拴起来起来的野狗,如果是不能直接使用,如果不是我们再去使用
# include <stdio.h>
int main ( )
{ int arr[ 10 ] = { 1 , 2.3 .4 .5 .6 .7 .8 .9 .10 } ; int * p = arr; for ( int i= 0 ; i< 10 ; i++ ) { * ( p++ ) = i; } p = NULL ; p = arr; if ( p != NULL ) { } return 0 ;
}
1.2.4 避免返回局部变量的地址
造成野指针的第3个例⼦,不要返回函数内局部变量的地址
2. assert断言
assert.h 头文件定义了宏 assert() ,⽤于在运行时确保程序符合指定条件,如果不符合,就报错终止运行。这个宏常常被称为“断言 ”
assert ( p != NULL ) ;
上面代码在程序运行到这⼀行语句时,验证变量 p 是否等于 NULL 。如果确实不等于 NULL ,程序继续运行,否则就会终止运行,并且给出报错信息提示 assert() 宏接受⼀个表达式作为参数。如果该表达式为真(返回值非零), assert() 不会产生任何作用,程序继续运行。如果该表达式为假(返回值为零), assert() 就会报错,在标准错误流 stderr 中写入⼀条错误信息,显示没有通过的表达式,以及包含这个表达式的文件名和行号
assert() 的使对程序员是非常友好的,使用 assert() 有几个好处:它不仅能自动标识文件和出问题的行号,还有⼀种无需更改代码就能开启或关闭 assert() 的机制。如果已经确认程序没有问题,不需要再做断言,就在 #include <assert.h> 语句的前面,定义⼀个宏 NDEBUG
# define NDEBUG
# include <assert.h>
然后,重新编译程序,编译器就会禁用文件中所有的 assert() 语句。如果程序又出现问题,可以移除这条 #define NDBUG 指令(或者把它注释掉),再次编译,这样就重新启用了 assert() 但语句assert() 的缺点是,因为引入了额外的检查,增加了程序的运行时间 般我们可以在 Debug 中使用,在 Release 版本中选择禁用 assert 就用,在 VS 这样的集成开发环境中,在 Release 版本中,直接就是优化掉了。这样在debug版本写有利于程序员排查问题,在 Release 版本不影响用户使用时程序的效率
3. 指针的使用和传址调用
3.1 strlen的模拟实现
库函数strlen的功能是求字符串长度,统计的是字符串中 \0 之前的字符的个数。函数原型如下:
size_t strlen ( const char * str ) ;
参数str接收⼀个字符串的起始地址,然后开始统计字符串中 \0 之前的字符个数,最终返回长度。如果要模拟实现只要从起始地址开始向后逐个字符的遍历,只要不是 \0 字符,计数器就+1,这样直到 \0 就停止 参考代码如下:
int my_strlen ( const char * str)
{ int count = 0 ; assert ( str) ; while ( * str) { count++ ; str++ ; } return count;
}
int main ( )
{ int len = my_strlen ( "abcdef" ) ; printf ( "%d\n" , len) ; return 0 ;
}
3.2 传值调用和传址调用
学习指针的目的是使用指针解决问题,那什么问题,非指针不可呢? 例如:写⼀个函数,交换两个整型变量的值 ⼀番思考后,我们可能写出这样的代码:
# include <stdio.h>
void Swap1 ( int x, int y)
{ int tmp = x; x = y; y = tmp;
}
int main ( )
{ int a = 0 ; int b = 0 ; scanf ( "%d %d" , & a, & b) ; printf ( "交换前:a=%d b=%d\n" , a, b) ; Swap1 ( a, b) ; printf ( "交换后:a=%d b=%d\n" , a, b) ; return 0 ;
}
我们发现其实没产生交换的效果,这是为什么呢? 我们来调试一下:
我们发现在main函数内部,创建了a和b,a的地址是0x0056fb6c,b的地址是0x0056fb60,在调用Swap1函数时,将a和b传递给了Swap1函数,在Swap1函数内部创建了形参x和y接收a和b的值, 但是x的地址是0x0056fa88,y的地址是0x0056fa8c,x和y确实接收到了a和b的值,不过x的地址和a的地址不⼀样,y的地址和b的地址不⼀样,相当于x和y是独立的空间, 那么在Swap1函数内部交换x和y的值,自然不会影响a和b,当Swap1函数调用结束后回到main函数,a和b的没法交换。 Swap1函数在使用的时候,是把变量本身直接传递给了函数,这种调用函数的方式我们之前在函数的时候就知道了,这种叫传值调用 结论:实参传递给形参的时候,形参会单独创建⼀份临时空间来接收实参,对形参的修改不影响实参 所以Swap是失败的了 那怎么办呢? 我们现在要解决的就是当调用Swap函数的时候,Swap函数内部操作的就是main函数中的a和b,直接将a和b的值交换了。 那么就可以使⽤指针了,在main函数中将a和b的地址传递给Swap函数,Swap函数里边通过地址间接的操作main函数中的a和b,并达到交换的效果就好了
# include <stdio.h>
void Swap2 ( int * px, int * py)
{ int tmp = 0 ; tmp = * px; * px = * py; * py = tmp;
}
int main ( )
{ int a = 0 ; int b = 0 ; scanf ( "%d %d" , & a, & b) ; printf ( "交换前:a=%d b=%d\n" , a, b) ; Swap2 ( & a, & b) ; printf ( "交换后:a=%d b=%d\n" , a, b) ; return 0 ;
}
我们可以看到实现成Swap2的方式,顺利完成了任务,这里调里Swap2函数的时候是将变量的地址传递给了函数,这种函数调用方式叫:传址调用 传址调用,可以让函数和主调函数之间建立真正的联系,在函数内部可以修改主调函数中的变量;所以未来函数中只是需要主调函数中的变量值来实现计算,就可以采⽤传值调用。如果函数内部要修改主调函数中的变量的值,就需要传址调用