【C语言进阶深度学习记录】三十七 C/C++中造成程序内存错误的原因（野指针）

雨点打透心脏的1/2处 2022-03-14 10:40 175阅读 0赞

> 什么是野指针？ 指针变量存的地址是一块非法内存地址。进而形成野指针。但是需要注意一点，野指针不是NULL指针。

> ### 文章目录 ###
> 
>  *   *  1 野指针的概念
>      *   *  1.1 野指针代码案例初探
>      *  2 如何避免野指针
>      *   *  2.1 野指针代码案例分析进阶
>      *  3 总结

## 1 野指针的概念 ##

*  野指针变量中的值是**非法内存地址**，进而形成野指针
 *  野指针不是NULL指针，是指向不可用内存的地址的指针
 *  NULL指针并无危害，很好判断，也很好调试
 *  C语言的语言层面无法判断一个指针所保存的地址是否是合法的。

那么野指针是如何产生的呢？

以下在代码中的编程不规范会导致野指针的产生：

1.  局部指针变量没有被初始化（我们知道局部变量不初始化就是随机值，所以如果局部指针被赋为随机值，那么这个随机值所代表的地址很有可能是不能访问的，是非法的地址。那么它就是野指针）
2.  指针所指向的变量在指针被使用之前被销毁。比如在函数的返回值是指针。在函数返回后，函数的调用栈就被销毁了，接着使用被返回的指针时，这个指针所指向的内存已经被销毁，所以形成野指针
3.  free指针后，还依然使用指针，这也是野指针
4.  进行了错误的指针运算和错误的强制类型转换（后面代码案例会分析）

### 1.1 野指针代码案例初探 ###

*  代码41-1.c

#include <stdio.h>
    #include <malloc.h>
    
    
    int main()
    {
        
        int* p1 = (int*)malloc(40);
        int* p2 = (int*)1234567;
        int i = 0;
        
        for(i=0; i<40; i++)
        {
        
            *(p1 + i) = 40 - i;
        }
    
        free(p1); 
        
        for(i=0; i<40; i++)
        {
        
            p1[i] = p2[i];
        }
        
        return 0;
    }

*  使用gcc4.4.5编译器编译上述代码：上述代码编译没有问题，运行会出现段错误。如果使用较新版本的编译器，可能编译都会直接报错。
 *  分析错误原因：

段错误一般就是野指针问题：

1.  首先第8行将1234567强制转换为int\*指针变量并赋值给p2。然后在第29行使用p2。1234567这个地址，肯定是不能访问的。所以p2就是野指针。所以运行时访问p2指针指向的内存就会产生段错误
2.  16行已经将指针p1的内存释放。但是在20行又使用p1.这也是野指针，会造成段错误
3.  第13行中，因为p1在第7行只申请了40字节也就是10个int的内存。所以13行使用p1加了40次，肯定会越界访问了本不是p1申请的内存。这也会造成段错误

## 2 如何避免野指针 ##

遵循以下几条规则，避免野指针的产生

1.  绝不在函数中返回**局部指针变量**或者**局部数组**
2.  任何变量在定义后，必须先初始化
3.  字符数组必须确认**最后一个元素是‘\\0’结束符才能将该数组当成是字符串**，否则不能将其当成字符串。因为字符串的所有操作都是基于最后的’\\0’结束符，如果没有这个结束符，很有可能在操作字符串的时候产生内存越界
4.  任何使用与**内存操作相关的函数必须指定长度信息**。在C语言中，长度信息很重要，它往往是变量类型的一部分。如数组。如下图：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9seXktMDIxNy5ibG9nLmNzZG4ubmV0_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

### 2.1 野指针代码案例分析进阶 ###

*  代码41-2.c

#include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <malloc.h>
    
    struct Student
    {
        
        char* name;   //这里有指针，很容易忘记初始化
        int number;
    };
    
    char* func()
    {
        
        char p[] = "D.T.Software";
        
        return p;   //返回局部数组/指针，gcc4.4.5编译器会编译警告
    }
    
    void del(char* p)
    {
        
        printf("%s\n", p);
        
        free(p);  //free之后要将p置NULL
    }
    
    int main()
    {
        
        struct Student s;  //s中有指针变量，这里没有初始化，容易产生野指针
        char* p = func();   // 返回的指针指向的内存已经被销毁
        
        strcpy(s.name, p);   //p指向的内存已经被销毁不能使用，且s中的name指针没有初始化也会产生野指针
        
        s.number = 99;
        
        p = (char*)malloc(5);
        
        strcpy(p, "D.T.Software");   //内存越界
        
        del(p);
        
        return 0;
    }

*  上述代码编译就会产生警告。警告第15行返回局部指针。程序运行产生段错误
 *  其他的会产生野指针的地方在代码中已经详细的说明。自己分析即可。

## 3 总结 ##

*  知道野指针的由来以及如何避免产生野指针。这是非常重要的！！！

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