C++野指针和悬空指针的实现方法

一、野指针

野指针是指尚未初始化的指针，既不指向合法的内存空间，也没有使用 NULL/nullptr 初始化指针。

来看一个简单例子：

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main()
{
    int *p;     // 野指针
    int *q = NULL; // 非野指针
    p = new int(5);  // p 现在不再是野指针
    q = new int(10); 
    cout<<"*p = "<<*p<<endl;
    cout<<"*q = "<<*q<<endl;
    free(p);
    free(q);
    return 0;
}

输出结果为：

linuxy@linuxy:~/wildPointer$ ./main
*p = 5
*q = 10
linuxy@linuxy:~/wildPointer$

p 在定义时并没有赋初值，这时候为野指针。

二、悬空指针

悬空指针是指指针指向的内存空间已被释放或不再有效。

有三种情况会产生悬空指针，下面结合实例来看一下：

2.1 情况一

释放指针资源后，未再次赋值前。

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main()
{
    int *p = new int(5);
    cout<<"*p = "<<*p<<endl;
    free(p);  // p 在释放后成为悬空指针
    p = NULL; // 非悬空指针
    return 0;
}

p 指针在被 free 后，成为悬空指针，被 NULL 赋值后不再是悬空指针。

注意：这里 free 掉的是 p 的内存空间，并不是变量 p，结合一个例子看下：

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main()
{
    int *p = new int(5);
    cout<<"*p = "<<*p<<endl;
    cout<<"p 地址："<<p<<endl;
    free(p);  // p 在释放后成为悬空指针
    cout<<"p 地址："<<p<<endl;
    cout<<"*p = "<<*p<<endl;
    p = NULL; // 非悬空指针
    return 0;
}

输出结果为：

linuxy@linuxy:~/wildPointer$ ./main
*p = 5
p 地址：0x55a885ef6eb0
p 地址：0x55a885ef6eb0
*p = 0
linuxy@linuxy:~/wildPointer$

可以看到， free 前后 p 的地址是不变的，free 释放的是 p 指向的内存空间，释放后表示该快内存可以重新分配了，至于 free 后 *p 的值，视不同编译器情况而不同。

2.2 情况二

超出了变量的作用范围。

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main()
{
    int *p;
    {
        int tmp = 10;
        p = &tmp;
    }
    //p 在此处成为悬空指针
    return 0;
}

在上述例了中，变量 tmp 的作用范围为最近的一层括号内，在括号外引用便超出了变量的作用范围。

2.3 情况三

指向了函数局部变量。

#include <iostream>
using namespace std;
 
int* getVal() {
    int tmp = 10;
    return &tmp;
}
 
int main()
{
    int *p = getVal(); //悬空指针
    cout<<"*p = "<<*p<<endl;
    return 0;
}

在函数 getVal 执行完后，局部变量的内存空间会被释放，而这里 p 指向了函数内的局部变量，p 便成为了悬空指针，可以将 tmp 变为 static 的。

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