悬垂指针（Dangling pointer）和野指针（Wild pointer）

悬垂指针（Dangling pointer）和野指针（Wild pointer）

 

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温馨提示：由于本人英语水品有限，有些地方翻译得可能不准确，也比较生涩。

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当所指向的对象被释放或者收回，但是对该指针没有作任何的修改，以至于该指针仍旧指向已经回收的内存地址，此情况下该指针便称悬垂指针（也叫迷途指针）。

某些编程语言允许未初始化的指针的存在，而这类指针即为野指针。

悬垂指针的成因：

在许多编程语言中（比如C），显示地从内存中删除一个对象或者返回时通过销毁栈帧，并不会改变相关的指针的值。该指针仍旧指向内存中相同的位置，即使引用已经被删除，现在可能已经挪作他用。

一个简单的例子：

{
   char *dp = NULL;
   /* ... */
   {
       char c;
       dp = &c;
   } /* c falls out of scope */
     /* dp is now a dangling pointer */
}

如果操作系统能够侦测运行时的指向空指针的引用，一个方案是在内部快消失之前给dp赋为0（NULL）。另一个方案是保证dp在没有被初始化之前不再被使用。

另一个常见原因是混用 malloc() 和 free()：当一个指针指向的内存被释放后就会变成悬垂指针。正如上个例子，可以避免这个问题的一种方法是在释放它的引用后把指针重置为NULL。

#include <stdlib.h>
 
void func()
{
    char *dp = malloc(A_CONST);
    /* ... */
    free(dp);         /* dp now becomes a dangling pointer */
    dp = NULL;        /* dp is no longer dangling */
    /* ... */
}

一个很常见的失误是返回一个栈分配的局部变量：一旦调用的函数返回了，分配给这些变量的空间被回收，此时它们拥有的是“垃圾值”。

int *func(void)
{
    int num = 1234;
    /* ... */
    return #
}

调用 func 后，尝试从该指针暂时能读取到正确的值（1234），但是再次调用函数后将会重写栈为 num 分配的的值，再从该指针读取的值就不正确了。如果必须要返回一个指向 num 的指针，num 的作用域必须大于这个函数——它也许被声明为 static。

野指针的成因：

野指针的产生是由于在首次使用之前没有进行必要的初始化。因此，严格地说，在编程语言中的所有为初始化的指针都是野指针。

int f(int i)
{
    char *dp;    /* dp is a wild pointer */
    static char *scp;  /* scp is not a wild pointer:
                        * static variables are initialized to 0
                        * at start and retain their values from
                        * the last call afterwards.
                        * Using this feature may be considered bad
                        * style if not commented */
}

 dp 是一个野指针。scp 不是一个野指针：静态变量一开始被初始化为0，从最后一次调用后保持着它们的值。如果没有注释，使用这个特性也许被视为不良风格。

避免悬垂指针错误：

在 C/C++ 中，一种最简单的技术是实现一个 free()（或类似的）替代版本或者 delete 析构器来保证指针的重置。然后，这个技术不会清除其他指针变量，它们含有该指针的副本。

/* Alternative version for 'free()' */
void safefree(void **pp)
{
    if (pp != NULL) {               /* safety check */
        free(*pp);                  /* deallocate chunk, note that free(NULL) is valid */
        *pp = NULL;                 /* reset original pointer */
    }
}
 
int f(int i)
{
    char *p = NULL, *p2;
    p = (char *)malloc(1000);    /* get a chunk */
    p2 = p;              /* copy the pointer */
    /* use the chunk here */
    safefree(&p);       /* safety freeing; does not affect p2 variable */
    safefree(&p);       /* this second call won't fail */
    char c = *p2;       /* p2 is still a dangling pointer, so this is undefined behavior. */
}

替换版本可以用来保证在调用 malloc() 之前一个空指针的正确性：

safefree(&p);        /* i'm not sure if chunk has been released */
p = malloc(1000);    /* allocate now */

这些用法可以通过 #define 指令来构造有用的宏指令，创建像元语言的东西来掩饰或者被嵌入到一个工具库中。但凡使用这个技术的程序员在会用到 free()的地方应该使用安全版本；不这么做会再次导致这些问题。另外，这个解决方案局限于单个程序或工程的作用域中，并且应该正确地写入文档。

在更多结构化的解决方案中，一种流行的避免悬垂指针的技术是使用智能指针。一个智能指针通常使用引用技术来收回对象。还有些技术包括 tombstones 方法和 locks-and-keys 方法。

另一个方法是使用 Boehm 垃圾收集器，一种保守的垃圾收集器，取代C和C++中的标准内存分配函数。此法通过禁止内存释放函数来完全消除悬垂指针引发的错误，通过收集垃圾来回收对象。

像Java语言，悬垂指针这样的错误是不会发生的，因为Java中没有明确地重新分配内存的机制。而且垃圾回收器只会在对象的引用数为0时重新分配内存。

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                  原文来自博客园——Submarinex的博客： www.cnblogs.com/submarine/               
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