C++中的悬挂指针和野指针

悬挂指针(Dangling Pointer)，指的是一个指针它指向已经释放的内存或者无效的内存。当指针指向的内存被释放，这个指针仍然保留着指向之前内存地址的数值，但该地址中的数据已经无效或者被其他数据覆盖

比如一个指针 *Ptr, 它最初指向了一块内存，现在这块内存被释放了，或者这块内存被释放后重新分配给别人，里面是其他的内容。但是这个时候 *Ptr指针依然指向这块内存，

这就会导致问题，它很有可能导致未定义的行为，比如访问无效的内存，程序崩溃或者产生不可预测的结果

我们来看一个关于悬挂指针的经典的例子：

#include <iostream>

int* CreateInt()
{
     int testValue = 1;
     int* ptr = &testValue; //指针存储函数内部的局部变量testValue的地址，所以*ptr是一个指向局部变量的指针
     return ptr; 
}

int main()
{
    int* danglingPtr = CreateInt(); //这个时候产生了悬挂指针
     
    //尝试访问悬挂指针指向的内存
    std::cout << *danglingPtr << std::end1;  //这条语句很有可能导致未定义的未知行为
    
    return 0;
}

在上面这段代码中， int* danglingPtr = CreateInt(); => CreateInt(）方法会返回一个int类型的指针，但是这个指针指向的是CreateInt()方法内部的局部变量testValue. 当我们用CreateInt()执行完这个方法并返回int类型的指针后，它里面的局部变量也就完成了生命周期，内存被释放了。但这个时候，悬挂指针*danglingPtr仍然指向了已经释放了的这块内存的地址。所以，当我们试图去访问悬挂指针所指向的内存时，就很有可能会产生未定义的行为

为了避免悬挂指针的问题，我们在使用指针时应该注意以下几点:

1. 避免返回指向局部变量的指针

2. 在释放内存后，将指针置为nullPtr, 或者重新为这个指针分配其他有效的内存

3. 在使用指针前，始终都应该检查指针是否为有效指针

上面的例子，返回了指向函数的局部变量的指针，导致了悬挂指针的出现。这其实只是悬挂指针出现的一种情况，除此之外，还有2种情况，可能会导致悬挂指针的出现

第一种

使用delete语句指针后，该指针没有再次赋值之前，此时这个指针是悬挂指针。说到这里，我们首先需要理解一下 delete 指针到底是做了些什么

我们知道，在动态分配内存时，我们可以使用new在动态内存中为对象分配空间并返回一个指向该对象的指针, 比如说 int* ptr = new int(1); 为了防止内存耗尽，在这个动态内存使用完毕后，我们必须将其归还给系统，这个时候我们是通过delete语句来讲动态内存归还给系统的 => delete ptr. 那么，我们真正理解了delete ptr是干什么的么

delete ptr => 实际上是删除了ptr所指的目标，释放它(ptr所指的目标)所占的堆空间。而不是删除指针ptr本身 (也就是说，指针ptr本身并没有被删除，它自己仍然存在，自然，该指针所占用的内存空间也并没有被释放)。

所以，delete ptr => 之后， ptr就成了 "空悬指针" => 即ptr此时指向一块已经被回收的内存地址. 这个时候，ptr会在内存里乱指一通，有可能指到一些重要地址造成出错。为了使用的安全，我们一般在delete ptr之后还会加上 ptr = nullptr; => 这条语句会使其不指向任何的对象。我们来看一个例子：

#include<iostream>
#include<memory>
using namespace std;

int main(){
  int* ptr = new int(100);
  cout << *ptr << end1; //ptr指向的对象
  cout << ptr << end1; //ptr指向对象的地址
  cout << &ptr << end1; // ptr的地址
  delete ptr;
  
  cout << &ptr << end1; //delete后ptr的地址不变
  cout << ptr << end1; //delete后ptr指向对象的地址变随机
  return 0;
}

我们来看看执行的结果

第二种 超出变量的作用范围

#include<iostream>
using namesapce std;
int main()
{
     int *p;
     {
           int temp = 10;
           p = &temp;

     }

     //p在此处是悬挂指针

    return 0;
}

接下来，我们来说说什么是野指针

野指针 =》野指针是指尚未初始化的指针，也就是说声明了一个指针，但是还没有初始化。此时它指向的地址是未知的，不确定的，随机的。我们来看一个例子

#include<iostream>
using namesapce std;
int main()
{
    int* p1;  //此时声明了，但没有初始化指针p1, 这个时候它就是野指针
    cout << "*p1 = " << *p1 << end1; //指针*p1 未初始化就被使用
    delete p1;
    return 0;
  
}

这样使用时，编译器会直接报错, 产生非法的内存访问

那么如何来避免这种野指针的情况呢，我们可以把指针初始化为NULL，如下

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
     int* p1;   //此时p1属于野指针
     int* p2 = NULL; // 此时p2不属于野指针，因为给它赋予了初始值NULL
     p1 = new int(10); //此时p1就不再是野指针了
     p2 = new int(10);
     cout << "*p1 = " << *p1 << end1;
     cout << "*p2 = " << *p2 << end1;
     delete p1;
     delete p2;
     return 0;

}

posted on 2024-04-19 09:53 新西兰程序员阅读(263) 评论(0) 编辑收藏举报

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