1、對NULL指針的解引用操作

代碼：

void test()
{
    int *p = (int *)malloc(INT_MAX/4);
    *p = 20;	//如果p的值是NULL，就會有問題
    free(p);
}

分析：

• 首先看到第一個(gè)，你要知道的是INT_MAX是什么。它是一個(gè)宏定義，表示int類型（整型）能夠表示的最大值，其值為2147483647，那在上面講malloc的時(shí)候我們有說到過，若是需要申請的空間過大的話可能就會導(dǎo)致申請失敗的問題，所以這里很致命的一個(gè)錯誤就是在申請空間之后沒有去及時(shí)判斷是否申請成功
• 可以看到編譯器也是給我們報(bào)出了一個(gè)Warning警告說：取消對NULL指針的引用

改進(jìn)：

• 此時(shí)我們就可以對代碼去做一個(gè)改進(jìn)，對malloc之后的返回值做一個(gè)判斷

void test()
{
    int* p = (int*)malloc(INT_MAX / 4);
    if (NULL == p)
    {
        perror("fail malloc");
        exit(-1);
    }
    *p = 20;//如果p的值是NULL，就會有問題
    free(p);
}

• 這個(gè)時(shí)候我們就可以看到?jīng)]有警告再報(bào)出來了

2、對動態(tài)開辟空間的越界訪問

代碼：

int main(void)
{
	int* p = (int*)malloc(100);
	if (NULL == p)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}

	int i = 0;
	for (int i = 0; i < 100; i++)
	{
		*(p + i) = 0;	// 當(dāng)i == 25時(shí)便會越界
	}
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

分析：

• 接下去我們來看這個(gè)越界訪問的問題，首先我們使用malloc向堆區(qū)申請了100個(gè)字節(jié)的空間，但是呢在下面對這塊空間進(jìn)行訪問的時(shí)候卻訪問了100個(gè)整型的大小，此時(shí)一定會造成訪問越界的問題
• 但是呢口說無憑，我們一樣通過調(diào)試來進(jìn)行一個(gè)觀察，不過這里在進(jìn)行循環(huán)的時(shí)候i沒有到100的話是不會出問題的，所以為了方便調(diào)試我們需要去設(shè)置一個(gè)【條件斷點(diǎn)】，將i從【24】開始執(zhí)行，這樣我們很快就能觀察到結(jié)果了

• 然后我們便可以通過調(diào)試去進(jìn)行觀察了，可以看到i并沒有到達(dá)100，而是直接跳出了當(dāng)前循環(huán)，然后在free()的時(shí)候就出現(xiàn)了問題，一般我們在一些其他地方觀察不到的問題就會在free()的地方顯現(xiàn)出來，因?yàn)榇藭r(shí)是要去釋放掉我們的這塊申請的空間了，便會引發(fā)一些異常

其實(shí)我們可以將*(p + i) = 0修改成p[i] = 0，利用[]操作符對某個(gè)下標(biāo)進(jìn)行訪問，此時(shí)我們可以看到編譯器就報(bào)出了警告說索引"99"超出了“0"至”24"的有效范圍，因此100個(gè)字節(jié)的空間只能供25個(gè)整型來進(jìn)行存放，因此合法的下標(biāo)索引即為0 ~ 24

改進(jìn)：

• 代碼修改這一塊的話我們只需要在申請空間的時(shí)候保證申請到足夠的、正確的容量即可

int* p = (int*)malloc(100 * sizeof(int));

這個(gè)時(shí)候我們就可以看到?jīng)]有警告再報(bào)出來了

3、對非動態(tài)開辟內(nèi)存進(jìn)行free釋放

代碼：

void test()
{
	int a = 10;
	int* p = &a;
	free(p);	//ok?
}

分析：

• 接下去再來看第三個(gè)，這里是對非動態(tài)開辟的內(nèi)存進(jìn)行free()釋放，那我們在介紹free()的時(shí)候說到它只能釋放由【malloc】、【calloc】、【realloc】所開辟出來的空間，這些空間都是在堆區(qū)上進(jìn)行申請的，但是我們在普通的函數(shù)中所創(chuàng)建的普通變量無非是棧區(qū)或者靜態(tài)區(qū)的，它們的釋放工作并不是由free()來完成的，因此強(qiáng)行去這樣做的話就會造成了一個(gè)很大的問題
• 可以看到一樣出現(xiàn)了我們剛才那樣類似的問題

改進(jìn)：

• 本代碼并沒有什么通用的改進(jìn)辦法，如果不想出現(xiàn)問題的話就不要free()普通棧區(qū)上的變量即可，或者按照常規(guī)去動態(tài)申請然后在進(jìn)行free()

4、使用free釋放一塊動態(tài)開辟內(nèi)存的一部分

代碼：

void test()
{
    int* p = (int*)malloc(100);
    if (NULL == p)
    {
    	perror("malloc fail");
    	exit(-1);
    }
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        p++;
    }
    free(p);    //p不再指向動態(tài)內(nèi)存的起始位置
}

分析：

• 本題的情境是這樣的，我們在堆區(qū)申請了100個(gè)字節(jié)后，讓指針p指向這塊地址的起始位置，然后讓其偏移了10個(gè)整型的位置，即40B的大小，那么此時(shí)指針p其實(shí)就指向了當(dāng)前這一塊地址的中間位置，那么此時(shí)再去free的時(shí)候其實(shí)就會出問題
• 因?yàn)樵摵瘮?shù)在釋放動態(tài)申請的內(nèi)存時(shí)需要從這塊地址其實(shí)位置開始，然后釋放制定的字節(jié)數(shù)，若是從某個(gè)中間位置開始的話就不對了

從下圖可以看出，因?yàn)?code>free()函數(shù)需要做到申請多少釋放多少，所以當(dāng)其釋放了一部分之后，就不夠了，便造成了訪問內(nèi)存錯誤的問題

• 一樣，我們通過調(diào)試去進(jìn)行觀察，首先在一開始申請出這塊空間的時(shí)候先記錄一下初始位置的地址，然后我們便可以觀察到其進(jìn)行了一個(gè)偏移，

• 可以看到，此時(shí)若是去free()的話就會出現(xiàn)警告，很明顯這個(gè)debug_heap.cpp就是【堆】這一塊出的問題

改進(jìn)：

• 要如何改進(jìn)的話就會不要去free()一塊動態(tài)開辟出來內(nèi)存的一部分，而是要從起始地址開始釋放，申請多少釋放多少

5、對同一塊動態(tài)內(nèi)存多次釋放

代碼：

void test()
{
    int* p = (int*)malloc(100);
    //使用...
    free(p);

    //...
    free(p);	//重復(fù)釋放
}

分析：

• 這一點(diǎn)的話就是在我們釋放完一塊內(nèi)存空間后忘了，然后再去對其進(jìn)行了一次釋放，這種操作的話其實(shí)也是很危險(xiǎn)的，當(dāng)我們在第一次釋放的時(shí)候p所指向的那塊空間的使用權(quán)已經(jīng)還給操作系統(tǒng)了，但是呢我們并沒有對這個(gè)指針p做置空的操作，于是它還指向那塊空間所在的地址，不過里面的內(nèi)容已經(jīng)是隨機(jī)的了，那么這個(gè)指針就是一個(gè)【野指針】
• 此時(shí)再對其做一個(gè)free()的操作，就會造成操作野指針的問題

改進(jìn)：

• 此時(shí)我們就可以對代碼去做一個(gè)簡單的改進(jìn)，在第一次free后將指針p置為NULL即可，此刻若是后面再去free的話，就不會出現(xiàn)問題了，因?yàn)楫?dāng)我們傳遞NULL作為參數(shù)的時(shí)候，free(NULL)便不會去做任何的事情

void test()
{
    int* p = (int*)malloc(100);
    //使用...
    free(p);
    p = NULL;   // 將不使用的指針置為NULL
    //...
    free(p);	//重復(fù)釋放
}

6、動態(tài)開辟內(nèi)存忘記釋放（內(nèi)存泄漏）

代碼：

void test()
{
	int* p = (int*)malloc(100);
	if (NULL != p)
	{
		*p = 20;
	}
}

int main()
{
	test();
}

分析：

• 那最后一個(gè)呢就是我們最常見的，在動態(tài)開辟內(nèi)存后忘記去釋放了，例如上面有一個(gè)test()函數(shù)，函數(shù)內(nèi)部去申請了100個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，并為其做了一個(gè)初始化，此時(shí)main函數(shù)就正常地去調(diào)用它，但是呢這中間卻沒有任何地free()釋放操作，就會存在【內(nèi)存泄漏】的問題

?? 那有同學(xué)說：既然函數(shù)內(nèi)部沒有做釋放的話我在調(diào)用結(jié)束后去free一下這個(gè)p不就好了

這句話其實(shí)就存在很大的問題，、對于一個(gè)在一個(gè)函數(shù)創(chuàng)建的變量，是處在當(dāng)前這個(gè)函數(shù)所維護(hù)的棧幀中的，所以當(dāng)這個(gè)函數(shù)調(diào)用結(jié)束后局部變量就會隨著棧幀的銷毀而不復(fù)存在，那此時(shí)我們再想去free()釋放這塊空間的時(shí)候，是無法訪問到這個(gè)指針p的。因此要釋放的話只能在函數(shù)內(nèi)部進(jìn)行才可以

改進(jìn)：

• 那改進(jìn)這一塊的話我們只需要在函數(shù)調(diào)用結(jié)束前去將其釋放即可，不過別忘了在free()之后要將指針置為NULL防止野指針

void test()
{
	int* p = (int*)malloc(100);
	if (NULL != p)
	{
		*p = 20;
	}
	
	free(p);
	p = NULL;
}

• 所以當(dāng)我們在使用動態(tài)內(nèi)存的時(shí)候，一定要保證在【malloc】之后及時(shí)【free】，此時(shí)才能保證不會內(nèi)存泄漏

但是它們兩個(gè)成對出現(xiàn)就一定不會出現(xiàn)問題嗎？

• 我們來看看下面這段代碼，可以看到中間有一個(gè)if(1)的條件判斷，我們知道這個(gè)條件是天然成立的，然后看到當(dāng)這個(gè)條件成立后就會執(zhí)行return語句，那么當(dāng)前這個(gè)函數(shù)就會結(jié)束了，此時(shí)并沒有運(yùn)行到free(p)這句話
• 那么聰明的你一定很快反應(yīng)過來了，即使是存在【malloc】和【free】成對出現(xiàn)的情況下，可能也無法百分百保證不會產(chǎn)生內(nèi)存泄漏的問題，所以還是需要我們在寫程序的時(shí)候多注意細(xì)節(jié)

void test()
{
	int* p = (int*)malloc(100);
	if (NULL != p)
	{
		*p = 20;
	}
	if (1)
		return;		// 因?yàn)槟承l件中途return了, 沒到free()

	free(p);
}

int main()
{
	test();
}

總結(jié)與提煉

最后來總結(jié)一下本文所學(xué)習(xí)的內(nèi)容

• 通過上面的六個(gè)案例，我們總共了解到了六種動態(tài)內(nèi)存錯誤的形式，分別是
  • 【對NULL指針的解引用操作】 —— 操作空指針是非常危險(xiǎn)的一件事，記得判空哦
  • 【對動態(tài)開辟空間的越界訪問】 —— 有多少就拿多少，不要貪心哦
  • 【對非動態(tài)開辟內(nèi)存進(jìn)行free釋放】 —— 請正確分類，送它去該去的地方
  • 【使用free釋放一塊動態(tài)開辟內(nèi)存的一部分 】—— 借了多少還多少，不要私藏哦
  • 【對同一塊動態(tài)內(nèi)存多次釋放】 —— 借了多少還多少，不要私藏哦
  • 【動態(tài)開辟內(nèi)存忘記釋放】 —— 借了別人的東西要記得還
• 在使用動態(tài)內(nèi)存函數(shù)開辟出空間后，使用的時(shí)候一定要牢記以上幾點(diǎn)，否則要出大問題的！

以上就是C語言中常見的六種動態(tài)內(nèi)存錯誤總結(jié)的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于C語言動態(tài)內(nèi)存錯誤的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

最新評論