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返回字符指针的函数

cmemory-management
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我在一个遗留应用程序中遇到了很多返回char指针的函数。 其中一些返回指向本地字符数组的指针。它似乎在多次调用后（不是立即）导致崩溃，请看下面的用法：

char *f1(){
  char buff[20];
  char *ptr;

  ----
  ----
  ptr=buff;
 return ptr;
}

---
---

f2(f1());

f1()返回一个指向本地变量的指针，然后将其传递给另一个函数。在MS DEV中使用_DEBUG模式编译时，它会直接崩溃。但在发布模式下，它不会立即崩溃，但在进行大量此类调用后可能会发生崩溃。

当我将使用方式修改为以下内容时，它可以正常工作且没有任何问题。以下用法是否安全？

strcpy(arr,f1()); /* arr is fixed char array*/
f2(arr);
12个回答
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不，这是未定义的行为。它在你的情况下恰好起作用，但随时可能停止工作。

它能够正常工作的原因是在 x86 上，buff 数组是从较低的地址填充到较高的地址，并且可能不会被 strcpy 的堆栈使用所触及。无论如何都不要这样做：由于信号和中断等异步事件，堆栈使用可能会有所变化。 - Richard Pennington
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不，这并不安全。仅仅调用strcpy就足以修改堆栈，从而可能在后面引起问题，因为返回地址和参数可能会覆盖数组。

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除了需要在函数使用后释放内存（在外部），malloc解决方案很有趣。否则会导致内存泄漏。

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下面的用法安全吗？

不安全。

如果您的函数返回一个指针，请确保它分配了一个内存区域并将指针返回给它：

char *safe_f1(void) {
    char *ptr;
    ptr = (char *) malloc(20 * sizeof(char));
    ...
    return ptr;
}
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不安全的原因很简单：函数中的任何变量都将分配在堆栈上，而堆栈的内存在函数返回后被释放。内存被释放并不意味着其内容被更改。
这意味着您放入变量char buff [20]的内存内容仍然位于buff或ptr的内存位置（因为ptr = buff）。每当调用另一个函数（或执行另一个块）时，其函数/块变量也会进入堆栈，从而可能更改指针ptr指向的内存内容。
在您编写的strcpy示例中，您足够幸运，使strcpy函数变量没有进入旧的buff数组内部的位置。这就是您得出它很安全的印象的原因。
结论是：您无法保证堆栈中释放的内存内容在两个函数调用之间不会更改。
解决方案是使用malloc，因为malloc不会在堆栈上分配内存，而是在堆上分配内存。堆内存不会被释放，除非您选择这样做（通过free调用）。
这种方法可以保证指针ptr指向的内存在其他任何函数中都是安全可用的。
这种解决方案的缺点是固有的：一旦不释放内存，除非您编程释放该内存并且忘记释放此内存并且失去指针ptr的内容，否则该内存将一直存在，为您的程序分配但永远无法实现，一直到程序运行结束。这种情况成为内存泄漏:-)
这就是为什么有些语言需要垃圾回收器的原因......但这是另一个故事:-)
附注：我认为这是安全的（如果您的程序是单线程），尽管我不建议这样做：
{
  char safe_buffer[20];
  char *unsafe_ptr;
  int i;
  unsafe_ptr = f1();
  /*Copy the buffer without calling any function
    not to change the stack content
  */
  for(i=0;i<20 && *(unsafe_ptr + i) != 0;i++)
  {
    *(safe_buffer + i) = *(unsafe_ptr + i);
  }
  *(safe_buffer + i) = 0;
  f2(safe_buffer);
}
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f1函数返回一个临时变量（buff），该变量在函数返回时被释放。您需要在函数内部使用malloc()。

这几乎肯定会导致内存泄漏，并存在一些未被发现的对该函数的引用。 - David Sykes
当然，您可以要求预先分配的内存指针作为输入参数，并让函数填充它，但这样我们就不再有相同的函数签名了。 - Zitrax
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永远不要返回指向本地变量的指针。在某些情况下可能会起作用，但一般情况下会遇到很多问题。

替代方法：

  • 记录函数返回指向已分配内存的指针，并且调用者必须释放返回的缓冲区
  • 添加缓冲区和大小参数，并填充缓冲区（这通常是在Win32 API中完成的）
  • 如果使用C ++，请使用std :: string
我认为有两种解决方案。
  1. 在f1()内部使用malloc。在这种情况下，所有调用者都应该在使用后正确释放内存。应避免像f2(f1())这样的用法，因为它不会返回用于释放内存的句柄。
  2. 将分配的指针传递给函数，以便f1()可以将文本复制到其中。在这种情况下，现有的用法如f2(f1())也不可能。
你更喜欢哪个解决方案？无论如何，这需要对现有应用程序进行大量更改，因为这样的模式存在于多个地方。其中一些分配内存，但没有释放它。像f1(f2(f3()))这样的用法确实存在。 - cobp
如果你所说的“永不”是指“除非本地变量是静态的”，那么我同意。 - William Pursell
@William，如果本地变量是静态的话，它可以工作（至少更长时间）。但这并不意味着这是一个好习惯。如果在您制作返回缓冲区的个人副本之前重新执行函数，则仍将遇到问题。多线程应用程序也是如此（尽管您可以为此使用Thread-Local-Storage变量）。 - Patrick
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不行，它仍然不安全。

当你执行 strcpy(arr,f1()); 时，作为第二个参数使用的指针已经指向一个不存在的数组。

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不，你看`buff [20]`只在`f1`函数内部可用。准确地说，该内存是在`f1`的堆栈上分配的。
你需要使用`malloc`在堆上创建一个新的`buff [20]`，并从`f1`内部返回指向该内存的指针。另一种方法是在`f1`之外（从调用`f1`的函数）创建`buff [20]`，并将其作为参数发送到`f1`。然后，`f1`可以更改缓冲区的内容，并且甚至不必返回它。
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其实，最好的方法是修改f1()函数来使用malloc()。你的解决方案并没有接近定义行为。
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好的，那么所有调用f1()的函数在使用完后应该适当地释放它。对吗？ - cobp
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