c - 函数在C中返回一个指针

问题描述

我是 C 新手，我尝试创建一个返回指针的函数。我使用了不同的方法来做到这一点：

typedef struct student{
    int age;
}student;

student *create_student(){
    student* s;
    s-> age= 24;
    return s;
}

int main() {
    student* s = create_student();
    printf("the student age is %d", s->age);
    return 0;
}

它编译但似乎不起作用。

typedef struct student{
    int age;
}student;

student *create_student(){
    student* s;
    student s2;
    s2.age = 24;
    s = &s2;

    return s;
}

int main() {
    student* s = create_student();
    printf("the student age is %d", s->age);
    return 0;
}

它似乎有效，并打印“学生年龄为 24 岁”，但如果我在之前的 printf 之前添加了一条 printf 语句：

int main() {
    student* s = create_student();
    printf("This is a test\n");
    printf("the student age is %d", s->age);
    return 0;
}

它给了我：

这是一个测验

学生年龄是-1422892954

如果我使用以下方式：

typedef struct student{
    int age;
}student;

student *create_student(){
    student* s = malloc(sizeof(student));
    s -> age = 24;
    return s;
}

int main() {
    student* s = create_student();
    // printf("This is a test\n");
    printf("the student age is %d", s->age);
    return 0;
}

它适用于两种情况，有和没有注释的 printf

我只想知道它对 1 和 2 失败的原因是什么。为什么它对 3 有效？一般来说，什么时候应该使用 malloc，什么时候不应该？

谢谢

标签： cpointersmalloc

解决方案

示例 1

您的示例 1 不起作用，因为没有student创建任何对象。

student* s;

这将创建一个应该指向 a但当前指向未知内存位置的指针s，因为它是一个未初始化的变量。它绝对不是指向一个新学生，因为到目前为止还没有创建。student

s->age = 24;

然后，这会写入s当前指向的未知内存位置，从而破坏进程中的内存。您现在进入了未定义行为 (UB)的领域。您的进程可能会在此时或稍后崩溃，或者它可能会做一些疯狂和意想不到的事情。

考虑在此之后会发生什么是没有意义的，因为您的进程现在已经注定了，需要终止。

示例 2

您的示例 2 可以工作，但仅在某些时候有效，因为 UB 再次发挥作用。

student s2;

在这里，您将 a 创建student为局部变量。它可能是在堆栈上创建的。在您离开函数之前，该变量一直有效create_student。

但是，您随后将创建一个指向该student对象的指针并从您的函数中返回它。这意味着，外部代码现在有一个指向student对象曾经所在位置的指针，但由于您从函数返回并且它是一个局部变量，它不再存在！有点，就是这样。这是一个僵尸。或者，更好的解释是，就像您删除硬盘上的文件一样——只要没有其他文件覆盖它在磁盘上的位置，您仍然可以恢复它。因此，幸运的是，您age即使在create_student返回后也能阅读其中的内容。但是，一旦您稍微更改了场景（通过插入另一个printf），您就走运了，并且该printf调用使用了自己的局部变量student堆栈上的对象。哎呀。这是因为使用指向不再存在的对象的指针也是未定义行为 (UB)。

示例 3

这个例子有效。它是稳定的，它没有未定义的行为（几乎 - 见下文）。那是因为您student在堆而不是堆栈上创建了malloc. 这意味着它现在永远存在（或直到您调用free它），并且在您的函数返回时不会被丢弃。因此，传递一个指向它的指针并从另一个地方访问它是有效的。

只是一个小问题——如果malloc失败了怎么办，例如你的内存不足？在那种情况下，我们又遇到了一个问题。所以你应该添加一个检查是否malloc返回NULL并以某种方式处理错误。否则，s->age = 24将尝试取消引用一个再次不起作用的空指针。

但是，您也应该在使用完它时记住free它，否则您会出现内存泄漏。在你这样做之后，请记住现在你的指针确实变得无效并且你不能再使用它，否则我们又回到了 UB 世界。

至于您何时使用的问题malloc：基本上每当您需要在离开当前范围后创建可以继续存在的东西时，或者当某些东西是本地的但必须相当大（因为堆栈空间有限）时，或者当某些东西必须是时可变大小（因为您可以将所需大小作为参数传递给malloc）。