C++之深入解析野指针和悬空指针

一、野指针

① 什么是野指针？

• 野指针指向一个已删除的对象或未申请访问受限内存区域的指针。
• 与空指针不同，野指针无法通过简单地判断是否为NULL避免，而只能通过养成良好的编程习惯来尽力减少，对野指针进行操作很容易造成程序错误。

② 成因

• 野指针主要是因为这些疏忽而出现的删除或申请访问受限内存区域的指针：
• • 指针变量未初始化：任何指针变量刚被创建时不会自动成为 NULL 指针，它的缺省值是随机的，它会乱指一气，因此指针变量在创建的同时应当被初始化，要么将指针设置为 NULL，要么让它指向合法的内存；
• • 指针释放之后未置空：有时指针在 free 或 delete 后未赋值 NULL，便会使人以为是合法的，别看 free 和 delete 的名字（尤其是 delete），它们只是把指针所指的内存给释放掉，但并没有把指针本身干掉；此时指针指向的就是“垃圾”内存，释放后的指针应立即将指针置为 NULL，防止产生“野指针”；
• • 指针操作超越变量作用域：不要返回指向栈内存的指针或引用，因为栈内存在函数结束时会被释放。示例程序如下：

class A {
public:
  void Func(void) { 
  	cout << “Func of class A” << endl; 
	}
};
class B {
public:
  A *p;
  void Test(void) {
    A a;
    p = &a; // 注意 a 的生命期 ，只在这个函数Test中，而不是整个class B
  }
  void Test1() {
  p->Func(); // p 是“野指针”
  }
};

• 函数 Test1 在执行语句 p->Func() 时，p 的值还是 a 的地址，对象 a 的内容已经被清除，因此 p 就成了“野指针” 。

② 规避

• 初始化时置 NULL：指针变量一定要初始化为 NULL，因为任何指针变量（除了 static 修饰的指针变量），刚被创建时不会自动成为 NULL 指针，它的缺省值是随机的。
• 释放时置 NULL：当指针 p 指向的内存空间释放时，没有设置指针 p 的值为 NULL，delete 和 free 只是把内存空间释放了，但是并没有将指针 p 的值赋为 NULL，通常判断一个指针是否合法，都是使用 if 语句测试该指针是否为 NULL。例如：

int *p=newint(6);
delete p;
// 应加入 p=NULL; 以防出错
// ...
if(p != NULL) {
  *p=7;
  cout << p << endl;
}

• 对于使用 free 的情况，常常定义一个宏或者函数 xfree 来代替 free 置空指针：

#define xfree(x) free(x); x = NULL;
// 在 C++ 中应使用 nullptr 指代空指针
// 一些平台上的 C/C++ 已经预先添加了 xfree 拓展，如 GNU 的 

libiberty
xfree(p);
// 用函数实现，例如 GitHub 上的 AOSC-Dev/Anthon-Starter #9：
static inline void *Xfree(void *ptr) {
    free(ptr);
#ifdef __cplusplus
    return nullptr;
#else
    return NULL;
#endif
}
q=Xfree(q);

• 因此动态分配内存后，如果使用完这个动态分配的内存空间后，必须习惯性地使用 delete 操作符取释放它。

二、悬空指针

• 在 C/C++ 等语言中，悬空指针（Dangling Pointer）指的是：一个指针的指向对象已被删除，那么就成了悬空指针。
• 野指针是那些未初始化的指针。

int main(){
char*dp = NULL;
for(i=0;i<1;i++) {
char c;
	dp = &c;
}
/* 注意c的声明周期 */
/* dp 此时为悬空指针 */
}
// for循环只是说明c是局部变量
void f() {
char*dp;
/* dp 未初始化，是野指针 */
}

• null 与空串的区别：
• • null 不占用空间，空字符串占用一定内存空间；
• • null 可以赋值给任何对象，而空字条串只能赋值给 String；
• • 调用 null 的方法会返回 nullpointerexception，调用空字符串的方法不会报错；
• • null 本身就是个对象，但它是一个不确定的对象，只能给引用形变量赋值，不能给基本类型赋值（如 int a=null;是错误的）。