易錯、經典問題：return不可返回指向棧內存的指針

預備知識：內存的分類

C/C++程序佔用的內存分爲兩大類：靜態存儲區與動態存儲區。其示意圖以下所示：

數據保存在靜態存儲區與動態存儲區的區別就是：靜態存儲區在編譯-連接階段已經肯定了，程序運行過程當中不會變化，只有當程序退出的時候，靜態存儲區的內存纔會被系統回收。動態存儲區是在程序運行過程當中動態分配的。

在其它地方咱們還能夠看到內存分配還有其餘分類，那些都是細分的分類，好比文字常量區、全局數據區等，都歸爲靜態存儲區這一個大類。

關於內存的分類這裏只是大體說明一下，關於內存更詳細的內容可查看往期筆記：

【C語言筆記】內存筆記

例子：return返回指向棧內存指針

先看一個return返回指向棧內存指針的例子：

#include <stdio.h>

char *GetStr(void)
{
    char p[] = "Hello"; /* 保存在棧中 */
    return p;
}

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

程序編譯、運行的結果以下：

能夠看到，編譯出現警告：

warning: function returns address of local variable

運行結果並非咱們指望的輸出字符串Hello。

那是由於GetStr函數返回指向棧內存的指針，這裏的變量p是局部變量，而局部變量是分配在棧上的。即Hello保存在棧內存上，棧內存在函數調用結束時會自動銷燬，所以此時的p裏的內容是未知的，因此結果無輸出。

下面咱們把GetStr函數修改成：

char *GetStr(void)
{
    char *p = "Hello";  /* p在棧上，Hello在靜態區（常量區） */
    return p;
}

此時編譯運行的結果是怎樣的呢？結果爲：

能夠看到能正常輸出。爲何這裏又能夠正常輸出呢？由於這裏的p雖然分配在棧上，可是此時的Hello是一個字符串常量，其存儲在靜態存儲區。在調用GetStr函數結束時其也不會被銷燬。

這裏可能有些人會有疑惑，一樣是Hello，爲何一個在棧上，一個在靜態區。

char *p = "Hello";

此處首先定義了一個指針變量p，編譯器就會爲指針變量開闢了棧空間。而此時並無空間來存放Hello，因此Hello只能存儲在靜態區。

char p[] = "Hello";

此處首先定義一個數組p，由於未給出數組大小，因此此時數組大小未肯定。而後把Hello保存在這個數組裏，編譯器就會爲數組p開閉適當的棧空間來存儲Hello。

相關筆記：【C語言筆記】char *str與char str[]的區別

其它替代方法

從上面的例子咱們知道，若函數返回指向棧內存的指針，所獲得的結果並非咱們想要的。除了上面的方法以外，這裏還有以下幾種解決方法：

一、把p定義爲全局變量，由於全局變量存儲在靜態存儲區，程序結束纔會釋放。可是這樣會致使函數是不可重入的。關於函數的重入與不可重入可查看往期筆記。

二、在GetStr函數中使用malloc申請動態內存，但使用完必定要記得使用free進行釋放，不然會致使內存泄漏。示例代碼以下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

char *GetStr(void)
{
    char *p = (char*)malloc(64*sizeof(char));
    strcpy(p, "Hello");
    return p;
}

int main(void) 
{
    char *str = NULL;
    str = GetStr();
    printf("%s\n", str);
    free(str);  /* 釋放str指向的堆內存 */
    return 0;
}

三、能夠將變量p聲明爲static靜態變量。但這也會致使函數是不可重入的。示例代碼以下：

char *GetStr(void)
{
    static char p[] = "Hello";
    return p;
}

以上就是本次筆記分享的內容，若有錯誤，歡迎指出！

---

個人我的博客：https://zhengnianli.github.io/ 個人微信公衆號：嵌入式大雜燴