C语言学习笔记--内存操作常见错误

1. 野指针

(1)指针变量中的值是非法的内存地址,进而形成野指针

(2)野指针不是 NULL 指针,是指向不可用内存地址的指针

(3)NULL 指针并无危害,很好判断,也很好调试

(4)C 语言中无法判断一个指针所保存的地址是否合法

 2. 野指针的由来

(1)局部指针变量没有被初始化

(2)指针所指向的变量在指针之前被销毁

(3)使用己经释放过的指针

(4)进行了错误的指针运算

(5)进行了错误的强制类型转换

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>


int main()
{
    int* p1 = (int*)malloc(40); //这里只分配40字节
    int* p2 = (int*)1234567;    //该地址是非法的，进行了错误的强制转换
    int i = 0;
    
    for(i = 0;i < 40; i++)
    {
        *(p1 + i) = 40 - i; //越界访问，p1所指内存总共才40字节，而这里要写入40*4字节
    }

    free(p1);

    for(i = 0; i < 40; i++)
    {
       p1[i] = p2[i]; //p1越界访问，p2非法内存
    }

    return 0;
}

3. 基本原则

(1)绝不返回局部变量和局部数组的地址

(2)任何变量在定义后必须用 0 初始化

(3)字符数组必须确认 0 结束符后才能成为字符串

(4)任何使用与内存操作相关的函数必须指定长度信息

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

struct Student
{
    char* name;
    int number;
};

char* func()
{
    char p[] = "Hello World!";
    return p; //返回栈中数组，这是很危险的。
}

void del(char* p)
{
    printf("%s
", p);
    free(p);  //不符谁申请谁释放的原则！
}

int main()
{
    struct Student s; //危险，结构体应先初始化，因为结构体里有指针！
    char* p = func(); //危险，返回局部的数组地址

    //strcpy(s.name, p);//s结构体的name指针是野指针！

    s.number = 99;//合法

    p = (char*)malloc(5);

    strcpy(p, "Hello World!");//越界，源字符串比目标内存大！

    del(p);

    return 0;
}

4.常见内存错误

(1)结构体成员指针未初始化

(2)结构体成员指针未分配足够的内存

(3)内存分配成功,但并未初始化

(4)内存操作越界

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

void test(int* p, int size) //对内存操作时，有带长度信息
{
    int i = 0;
    for(i = 0; i<size; i++)
    {
        printf("%d
",p[i]);
    }

    free(p);//不合符谁申请谁释放原则
            //当p指向一个数组时，该操作是非法的，因为
            //只能free堆中的内存。
}

void func(unsigned int size)
{
    int* p = (int*)malloc(size * sizeof(int));
    int i = 0;

    if(size % 2 != 0)  //当size为奇数时会p产生内存泄漏
    {
         return;
    }

    for(i=0; i<size; i++)
    {
        p[i] = i;
        printf("%d
", p[i]);
    }

    free(p);

}

int main()
{
    int* p = (int*)malloc(5 * sizeof(int));
    
    test(p, 5); //test内部释放了p所指内存，不符合谁申请谁释放原则

    free(p); //这里重复释放p，会造成程序崩溃

    func(9); //参数为奇数，会造成内存泄漏！
    func(10);//正常

    return 0;
}

5.内存操作的交通规则

(1)动态内存申请之后,应该立即检查指针的值是否为 NULL,防止使用 NULL 指针

int* p = (int*)malloc(56);

if (p != NULL){

     //do something here!

}

……

(2)free 指针之后必须立即赋值为 NULL。(如 free(p);p=NULL;)

(3)任何与内存操作相头的函数都必须带长度信息!!!!!!!!!

void printf(int* p, int size) //带长度信息size
{   

    int i = 0;
    snprintf(buf,sizeof(buf), "%s
", "Hello World!");

    for(i = 0;i< size; i++){  //长度信息size
        printf("%s
",p[i])
    }
}

(4)malloc 操作和 free 操作必须匹配,防止内存泄露和多次释放。并且遵循谁申请谁释放的原则。

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

struct Demo
{
    char* p;
};


int main()
{
    struct Demo d1;//结构体（内含指针变量）未被初始化
    struct Demo d2;

    char i = 0;
    
    for(i='a'; i< 'z'; i++)
    {
        d1.p[i] = i; //d1.p指针未被初始化，内存空间也未分配
    }

    d2.p = (char*)calloc(5, sizeof(char));
    
    printf("%s
", d2.p);

    for(i='a'; i< 'z'; i++)
    {
        d2.p[i] = i;
    }

    free(d2.p);

    return 0;
}

内存错误的本质源于指针保存的地址为非法值（如指针未初始化或指针运算导致的越界）。内存泄漏源于malloc和free不匹配。当malloc次数多于free里产生内存泄漏。反之程序可能崩溃。

参考资料：
www.dt4sw.com
http://www.cnblogs.com/5iedu/category/804081.html