C语言指针类型与野指针引起的原因

时间:2023-03-20 悲伤的猪大肠9 人气:0

一、指针是什么

指针也就是内存地址，在计算机上我们访问数据需要通过内存地址来访问，在C语言中，指针变量是用来存放内存地址的变量，在不同系统下，指针（内存）地址的长度不同，32位CPU下，由于有32根地址线，所以指针（内存）地址是由32个bit位组成的，也就是4Byte，在64位CPU下，有64根地址线，所以地址由64个bit位组成，也就是8Byte，指针指向的地址都是一个内存单元，一个内存单元里面有1byte的数据。

创建第一个指针变量：

#include <stdio.h>
int a = 8;			//先创建一个变量，此变量在内存中有自己的地址。
int *pa = &a; 		//&符号取出a的地址，交给pa指针，*符号表示pa是指针类型
*pa = 10;			//我们可以通过*pa修改a的值（没有*的话pa是a的地址，*是解引用的意思，加上之后pa代表的就不是a的地址而是a）
printf("%d",*pa);	//10

二、指针和指针类型

指针是用来存放地址的，那么为什么还分为char* int* short* long*…….?

一般情况下，char**类型的指针是为了存放char类型变量的地址，int类型的指针是为了存放int类型的地址，short类型的指针是为了存放short类型的地址…….但实际上，指针的类型有一下两大作用：

指针类型决定了指针进行±整数的时候±的步长（字节）
指针类型决定了对指针进行解引用的时候能访问几个字节

1.指针±整数

代码示例:

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 10;
    char* char_pa = (char*)&a;
    short* short_pa = (short*)&a;
    int* int_pa = (int*)&a;
    printf("%p\n",&a);			//00000071DCEFFC24	%p输出a的的地址
    printf("%p\n",char_pa);		//00000071DCEFFC24	
    printf("%p\n",char_pa+1);	//00000071DCEFFC25	加了一个字节
    printf("%p\n",short_pa);	//00000071DCEFFC24
    printf("%p\n",short_pa+1);	//00000071DCEFFC26	加了两个字节
    printf("%p\n",int_pa);		//00000071DCEFFC24
    printf("%p\n",int_pa+1);	//00000071DCEFFC28	加了四个字节
}

可以看到在地址+1之前他们的地址都是与*a一样，进行+1之后，char加了一个字节，short加了两个字节，int加了三个字节，也就是说，指针类型能决定指针±的时候可以±多少个字节，±的字节由类型的长度决定。

2.指针解引用

代码示例

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 0x11223344;
    char *char_pa = (char*)&a;
    short *short_pa = (short*)&a;
    int *int_pa = &a;
    printf("%d\n",*char_pa);
    printf("%d\n",*short_pa);
    printf("%d\n",*int_pa);
}

输出结果

明明我们赋值的都是&a，那为什么会造成三个类型解引用都不一样呢？,我们可以用下面代码测试一下，看看内存发生了什么。

int main()
{
	int a = 0x11223344;
    char *char_pa = (char*)&a;
    *char_pa = 0;
}

这是在a没有改动之前

执行*char_pa = 0;

a的一个字节被置为了0

int main()
{
    int a = 0x11223344;
	short *short_pa = (short*)&a;
    *short_pa = 0;
}

执行*short_pa = 0;

a的两个字节被置为了0

 int main()
{
    int *int_pa = &a;
    *int_pa = 0;
    return 0; 
}

执行*int_pa = 0;

a的四个字节被置为了0

由此，我们可以得出结论，指针类型的第二大作用就是，指针类型决定了对指针解引用时，能访问或修改几个字节，这由数据类型的大小决定

三.野指针

野指针会指向一段实际的内存，但是野指针是指指针指向的位置是不可知的（随机的，不正确的，没有初始化的，没有明确限制的），它指向哪里我们不知道，或者说它指向的空间已经被我们释放，那么他就是一个野指针，在程序中，我们必须要避免野指针的出现。

下面是容易出现野指针的场景

1.引起野指针的原因

（1）指针未初始化。

#include <stdio.h>
int main()
{
	int *p;			//指针没有指向明确的地址，那么将是随即地址，也就是野指针
    *p = 1;
}

（2）指针越界访问

#inlcude <stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = {0}；
    int *p = arr;
    for(int i=0;i<13;i++)
    {
		*(p++) = 8;			//当指针超出arr数组的范围时，p就是野指针
    }
}

（3）指针指向的空间被释放

int main()
{
	int *p = malloc(10 * sizeof(int));
	free(p);
	*p = 10;				//指针p指向的内存空间已经被释放，此时的p就是野指针
	return 0;
}

2.如果避免野指针

（1）指针初始化

（2）小心指针越界

（3）指针指向空间释放即使置NULL

（4）避免返回局部变量的地址

（5）指针使用之前检查有效性

int main()
{
    int *p = NULL;		//使用之前初始化为NULL
    if(p!=NULL)
    {
		*p = 10;		//使用之前检查有效性		
    }
    int *pa = malloc(10 * sizeof(int));
    //此处省略n行代码
	free(p);
    pa ==NULL;			//指针用完之后，及时置空。
}

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