C中的悬空指针

与指针和内存管理有关的最常见的错误是悬空指针/野生指针。有时，程序员无法使用有效地址初始化指针，则这种类型的初始化指针在C语言中称为“悬空指针”。

当在不破坏指针值的情况下从内存中删除或取消分配对象时，在对象销毁时会发生悬挂指针。在这种情况下，指针指向已取消分配的内存。悬空指针可以指向内存，其中包含程序代码或操作系统代码。如果我们将值分配给该指针，则它将覆盖程序代码或操作系统指令的值；在这种情况下，程序将显示不良结果，甚至可能崩溃。如果将内存重新分配给其他某个进程，则我们取消引用悬空指针将导致分段错误。

让我们观察以下示例。

在上图中，我们可以看到Pointer 3是一个悬空的指针。指针1和指针2是分别指向所分配对象(即对象1和对象2)的指针。指针3是悬空指针，因为它指向已取消分配的对象。

让我们了解一些C程序的悬空指针。

使用free()函数取消分配内存。

#include 
int main()
{
   int *ptr=(int *)malloc(sizeof(int));
   int a=560;
   ptr=&a;
   free(ptr);
   return 0;
}

在上面的代码中，我们创建了两个变量，即* ptr和a，其中“ ptr”是指针，而“ a”是整数变量。 * ptr是一个指针变量，它是通过malloc()函数的。我们知道malloc()函数返回void，因此我们使用int *将void指针转换为int指针。

语句int * ptr =(int *)malloc(sizeof(int));将为内存分配4个字节，如下图所示：

语句free(ptr)取消分配内存，如下图所示，带有叉号，并且’ptr’指针指向已取消分配的内存时变得悬空。

如果我们将NULL值分配给’ptr’，则’ptr’将不会指向已删除的内存。因此，我们可以说ptr不是悬挂指针，如下图所示：

变量超出范围

当变量超出范围时，指向该变量的指针将变为悬空指针。

#include
int main()
{
    char *str;
    {
        char a = ?A?;
        str = &a;
    }
    // a falls out of scope 
    // str is now a dangling pointer 
    printf("%s", *str);
}

在上面的代码中，我们执行了以下步骤：

• 首先，我们声明名为“ str”的指针变量。
• 在内部范围内，我们声明一个字符变量。 str指针包含变量“ a”的地址。
• 当控件超出内部范围时，“ a”变量将不再可用，因此str指向已取消分配的内存。这意味着str指针变成了悬空指针。

函数调用

现在，我们将看到调用函数时指针如何悬空。

让我们通过一个例子来理解。

   #include 
    int *fun(){
    int y=10;
    return &y;
  }
int main()
{
int *p=fun();
printf("%d", *p);
return 0;
}

在上面的代码中，我们执行了以下步骤：

• 首先，我们创建main()函数，在其中声明了“ p”指针，该指针包含fun()的返回值。
• 调用fun()时，控件将移至int * fun()的上下文， fun()返回“ y”变量的地址。
• 当控制权返回到main()函数的上下文时，这意味着变量“ y”不再可用。因此，我们可以说‘p’指针是一个悬空指针，因为它指向已取消分配的内存。

输出量

让我们以图形方式表示上述代码的工作。

让我们考虑悬挂指针的另一个示例。

#include 
int *fun()
{
    static int y=10;
    return &y;
}
int main()
{
   int *p=fun();
   printf("%d", *p);
    return 0;
}

上面的代码与上一个代码相似，但是唯一的区别是变量y是静态的。我们知道静态变量存储在全局内存中。

输出量

现在，我们以图形方式表示上述代码的工作。

上图显示了堆栈存储器。首先，调用fun()函数，然后将控件移至int * fun()的上下文。由于“ y”是一个静态变量，因此它存储在全局内存中；它的范围在整个程序中都可用。返回地址值时，控件将返回到main()的上下文。指针“ p”包含“ y”的地址，即100。当我们print“ * p”的值时，则打印“ y”的值，即10。因此，我们可以说指针“ p”不是悬挂指针，因为它包含存储在全局存储器中的变量的地址。

避免悬空指针错误

通过将指针初始化为NULL值可以避免悬空的指针错误。如果我们将NULL值分配给指针，则指针将不会指向已取消分配的内存。为指针分配NULL值意味着该指针未指向任何内存位置。