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指针的一些细节补充———C语言

news 来源：原创 2024/9/23 13:25:00

野指针：

1.未初始化的指针：

eg：
int *p;       // 未初始化的指针
*p = 5;       // 未定义行为，p 是野指针
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//解决方法：
//在动态内存开辟完成后应该进行检查
int *p = (int *)malloc(sizeof(int));
if (p == NULL) {// 处理内存分配失败的情况return -1;
}
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//进行及时的初始化
int value = 42;
int *p = &value;  // 在声明时初始化

2.指向已经释放的内存：

//动态内存释放后继续使用指针：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {int *p = (int *)malloc(sizeof(int));  // 动态分配内存*p = 42;                              // 使用内存free(p);                              // 释放内存*p = 24;  // 错误：悬空指针访问，未定义行为
//解决方法：
//应该将指针进行滞空free(p);p = NULL;printf("%d\n", *p);  // 未定义行为，输出可能随机return 0;
}
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//进行重复的释放:
#include <stdlib.h>int main() {int *p = (int *)malloc(sizeof(int));free(p);   // 第一次释放free(p);   // 错误：重复释放，未定义行为
//解决方法：
//进行重复释放的判断
if (p != NULL) {free(p);p = NULL;
}return 0;
}
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//指针副本仍指向已释放的内存
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {int *p1 = (int *)malloc(sizeof(int));  // 动态分配内存int *p2 = p1;                          // p2 也是悬空指针free(p1);  // 释放内存，p1和p2现在都指向已释放的内存// 任何对p2的访问都是未定义行为*p2 = 10;  // 未定义行为printf("%d\n", *p2);  // 未定义行为return 0;
}

3.指向超出变量生命周期的内存：

//指向函数内局部变量的指针：
#include <stdio.h>int* getPointer() {int x = 10;  // 局部变量 x 的生命周期在函数结束时终止//在int前加static使用静态变量return &x;   // 返回局部变量的地址，危险操作,返回后就已经是悬空指针了
}int main() {int *p = getPointer();  // p 现在是一个悬空指针printf("%d\n", *p);     // 未定义行为，可能会打印垃圾值或导致程序崩溃return 0;
}
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//指向作用域内局部变量的指针
#include <stdio.h>int* pointerOutsideScope() {int *p;{int y = 20;  // y 是代码块内的局部变量p = &y;      // p 指向 y 的内存地址}// 此时 y 的生命周期结束，p 是一个悬空指针return p;
//使用int *p = (int *)malloc(sizeof(int));*p = 10;  // 动态内存的生命周期由程序员控制return p;
}int main() {int *ptr = pointerOutsideScope();printf("%d\n", *ptr);  // 未定义行为，可能打印垃圾值return 0;
}

4.指向已经重新分配的内存：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {int *p = (int *)malloc(10 * sizeof(int));  // 分配内存if (p == NULL) {printf("Memory allocation failed\n");return -1;}// 初始化数组for (int i = 0; i < 10; i++) {p[i] = i + 1;  }int *q = p;  // q 和 p 指向同一块内存p = (int *)realloc(p, 20 * sizeof(int));  // 重新分配内存if (p == NULL) {printf("Memory reallocation failed\n");free(q);  // 如果 realloc 失败，释放原内存return -1;}// q 现在是悬空指针，因为内存可能已经被移动printf("%d\n", q[0]);  // 未定义行为，q 指向无效内存free(p);  // 释放新的内存块return 0;
}

指针运算：

1.指针+-整数

如何获取数组中最后一个元素的地址arr+size-1 或 &arr[size-1]

#define N_VALUES 5 // 定义数组的长度
#include <stdio.h>
int main() {
float values[N_VALUES] = { -1 };
float* vp;
for (vp = &values[0]; vp < &values[N_VALUES];) {
*vp++ = 0;
}
return 0;
}

2.指针-指针

会得到两个指针中间元素的个数

int main() {
int arr[5] = { 13,34,21,38,49 };
int res = &arr[4] - &arr[0];
printf("%d\n", res);
return 0;
}

指针的关系运算

#define N_VALUES 5 // 定义数组的长度
#include <stdio.h>
int main() {float values[N_VALUES] = { -1 };float* vp;for (vp = &values[N_VALUES]; vp > &values[0];) {*vp++ = 0;}return 0;
}

允许指向数组元素的指针与指向数组最后一个元素后面的那个内存位置的指针比较，但是不允许与指向第一个元素之前的那个内存位置的指针进行比较。

指针函数：

本质是函数不过返回值是地址

#include <stdio.h>
float* designArray(int* p_length){static float arr[]={68.5,75.4,69.8,90,75.6,78};int size = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);*p_length = size;return arr;//返回的是一个地址
}
void showArr(float* arr,int length){for(int i=0;i<length;i++){printf("%-8.2f",*(arr+i));}printf("\n");
}
int main()
{int length = 0;float* result = designArray(&length);
//ouput arrshowArr(result,length);return 0;
}

函数指针：

指向函数的指针

#include <stdio.h>
int getMax(int a,int b){//对应的指针类型int (*)(int,int)return a>b?a:b;
}
int main()
{int a=0,b=0;printf("input two data:");scanf("%d%d",&a,&b);int max = getMax(a,b);printf("The maximum values of %d and %d are %d\n",a,b,max);
return 0;
}

回调函数

#include <stdio.h>
int add(int a,int b){
return a + b;
}
int sub(int a,int b){
return a - b;
}
int calc(int a,int b,int (*pfun)(int,int)){return pfun(a,b);
}
int main(){int a=0,b=0;printf("input two data:");scanf("%d%d",&a,&b);int result = calc(a,b,add);//在一个函数中调用另一个函数printf("a + b = %d\n",result);result = calc(a,b,sub);printf("a - b = %d\n",result);
return 0;
}