指针与数组使用的区别（C语言）

一 函数不可返回指向栈内存的指针

预备知识：内存的分类

C/C++程序占用的内存分为两大类：静态存储区与动态存储区。其示意图如下所示：

数据保存在静态存储区与动态存储区的区别就是：静态存储区在编译-链接阶段已经确定了，程序运行过程中不会变化，只有当程序退出的时候，静态存储区的内存才会被系统回收。动态存储区是在程序运行过程中动态分配的。

在其它地方我们还可以看到内存分配还有其他分类，那些都是细分的分类，比如文字常量区、全局数据区等，都归为静态存储区这一个大类。

例子：return返回指向栈内存指针

先看一个return返回指向栈内存指针的例子：

#include 
char *GetStr(void)
{
    char ptr[] = "Hello"; /* 保存在栈中 */
    return ptr;
}

int main(void) 
{
    char *str = NULL;
    str = GetStr();
    printf("%s\n", str);
    return 0;
}

程序编译、运行的结果如下：

可以看到，编译出现警告：

warning: function returns address of local variable

运行结果并不是我们期望的输出字符串Hello。

那是因为GetStr函数返回指向栈内存的指针，这里的变量ptr是局部变量，而局部变量是分配在栈上的。即Hello保存在栈内存上，栈内存在函数调用结束时会自动销毁，因此此时的ptr里的内容是未知的，所以结果无输出。

下面我们把GetStr函数修改为：

char *GetStr(void)
{
    char *ptr = "Hello";  /* ptr在栈上，Hello在静态区（常量区） */
    return ptr;
}

此时编译运行的结果是怎样的呢？结果为：

可以看到能正常输出。为什么这里又可以正常输出呢？因为这里的ptr虽然分配在栈上，但是此时的Hello是一个字符串常量，其存储在静态存储区。在调用GetStr函数结束时其也不会被销毁。

这里可能有些人会有疑惑，同样是Hello，为什么一个在栈上，一个在静态区。

char *ptr = “Hello”;
此处首先定义了一个指针变量ptr，编译器就会为指针变量开辟了栈空间。而此时并没有空间来存放Hello，所以Hello只能存储在静态区。

char ptr[] = “Hello”;
此处首先定义一个数组ptr，因为未给出数组大小，所以此时数组大小未确定。然后把Hello保存在这个数组里，编译器就会为数组ptr开闭足够的栈空间来存储Hello。

其它替代方法

从上面的例子我们知道，若函数返回指向栈内存的指针，所得到的结果并不是我们想要的。除了上面的方法之外，这里还有如下几种解决方法：

1、把ptr定义为全局变量，因为全局变量存储在静态存储区，程序结束才会释放。但是这样会导致函数是不可重入的。关于函数的重入与不可重入可查看往期笔记：什么是可重入函数？

2、在GetStr函数中使用malloc申请动态内存，但使用完一定要记得使用free进行释放，否则会导致内存泄漏。示例代码如下：

#include
#include
#include

char GetStr(void)
{
char ptr = (char)malloc(64sizeof(char));
strcpy(ptr, “Hello”);
return ptr;
}

int main(void)
{
char str = NULL;
str = GetStr();
printf("%s\n", str);
free(str); / 释放str指向的堆内存 */
return 0;
}
3、可以将变量ptr声明为static静态变量。但这也会导致函数是不可重入的。示例代码如下：

char *GetStr(void)
{
static char ptr[] = “Hello”;
return ptr;
}

二 指针与数组区别

C语言中没有特定的字符串类型，常用以下两种方式定义字符串：一种是字符数组，另一种是指向字符串的指针。如下：

(1)char str[] = "happy";
(2)char *str = "happy";

这种方式有什么不同呢？
下面看两个例子：修改字符串中的字符
示例1：

#include 
int main(void)
{
 char str[20] = "hello";
 
 str[0] = 'H';
 printf("%s\n",str);
 
 return 0;
}

运行结果：

Hello

示例2：

#include 

int main(void)
{
 char *str = "hello";
 
 str[0] = 'H';
 printf("%s\n",str);
 
 return 0;
}

运行结果：

无打印信息输出

可见，使用（1）方式定义的字符串其字符是可以修改的，使用（2）方式定义的字符串其字符是不可以修改的。（2）中可以成功编译和链接，但运行时可能会出现错误，我编译与运行的平台是window10平台，运行结果是无打印信息输出，在其他不同的平台运行可能会出现段错误（Segment Fault）或者写入位置错误。

这两种表示字符串的方式的主要区别是：字符串指针指向的内容是不可修改的，字符数组是可以修改的，即（2）方式定义的字符串保存在常量区，是不可更改的，（1）方式定义的字符串保存在全局数据区或栈区，是可修改的。

内存的分配方式：
内存分配可分为三种：静态存储区、栈区、堆区。
1、静态存储区：该内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在，它主要存放静态数据、全局数据和常量。
2、栈区：它的用途是完成函数的调用。在执行函数时，函数内局部变量及函数参数的存储单元在栈上创建，函数调用结束时这些存储单元自动被释放。
3、堆区：程序在运行时使用库函数为变量申请内存，在变量使用结束后再调用库函数释放内存。动态内存的生存期是由我们决定的，如果我们不释放内存，就会导致内存泄漏。