内存分配堆栈

Question

在栈中，为main保留内存，我们称之为main函数的堆栈帧。

当我们调用Add函数时，在堆栈顶部保留内存。在Add函数的堆栈帧中，a和b是局部指针，c是一个整数，它计算总和，然后我们返回引用。 c是Add函数的局部变量。

现在，当Add函数执行完成后，堆栈中的内存空间也被释放，因此当我们尝试使用指针p在main中访问此地址时，我们尝试访问的基本上是已释放的空间。编译器会发出警告，但为什么它仍然正确打印值5？

答案可能是，机器认为不需要释放内存空间，因为没有更多的函数。但如果我们写另一个函数Hello，则它应该明确地对调用堆栈中Add函数的空间进行释放，但程序仍然打印结果。

Yay     5

在堆中我们需要在释放指针后将其赋值为null，否则我们仍然可以访问它。这与这里的某些内容有关吗？

/* void Hello()
   {
     printf("Yay");
   } */

int* Add(int *a,int *b)
{
  int c=*a+*b;
  return &c;
}

int main()
{
  int a=1,b=4;
  int *p=Add(&a,&b);
  // Hello();
  printf("\t%d",*p);
  return 0;
}

- Stack

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这里的 c 是什么？int c 是什么意思？ - Sourav Ghosh

我认为这是出于性能考虑，内存被释放时不会清零，为什么要清零呢？有人对它清零感兴趣吗？如果需要重用它，它只是变得可用而已。你可以尝试使用相同的函数，但将另一个变量的地址传递给它，它可能会覆盖旧的变量。Hello() 函数比 Add() 函数更小。 - Iharob Al Asimi

是的，应该是 int c 和 Add。我已经编辑了那部分内容。 - Stack

更改指针中存储的值对于您是否仍然可以访问其所指向/曾指向的对象没有任何影响。在堆中释放指针后，如果不将其分配为空指针，则可能仍然可以访问它，这是因为指针仍然指向以前分配的内存地址。 - David Schwartz

Answer 1

假设变量c是本地的int变量，函数调用后访问c是未定义行为，可能会打印预期结果，也可能会做一些意外的事情。

尽管C没有强制要求，但通常它使用堆栈实现。出于性能考虑，当函数返回时，它不会更改堆栈区域。这就是为什么你看到值为5即1+4的原因。但你绝不能指望这一点。

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当你使用第二个函数时，行为仍然是未定义的，所以你可以得到任何输出。实际上，如果你在第二个函数中定义另一个变量并使用它，输出可能会改变。

                       +-----------------+
                       .(local variables).
                       |'''''''''''''''''|
                       |                 |
+----------------+     . PRINTF FUNCTION .
|  c = 42        |     |                 |
|''''''''''''''''|     +-----------------+
|                |     |                 |
.  ADD FUNCTION  .     . HELLO  FUNCTION .
|                |     |                 |
+----------------+     +-----------------+
|  b = 4         |     |  b = 4          |
|''''''''''''''''|     |'''''''''''''''''|
|  a = 1         |     |  a = 1          |
|''''''''''''''''|     |'''''''''''''''''|
|                |     |                 |
.  MAIN FUNCTION .     .  MAIN  FUNCTION .
|                |     |                 |
+----------------+     +-----------------+

在上图中，我试图直观地表示当您在Add函数和Hello函数内部时，堆栈可能会是什么样子。您可以看到，Hello没有干扰为Add函数中的c保留的堆栈内存。

您可以通过将Hello函数重写为以下内容来验证这一点：

void Hello()
{
  int i = 42;
  printf("Yay - %d\n", i);
}

在main函数中可能会输出42。

- Mohit Jain

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您说当一个函数返回时，它会保持栈区域不变，但如果我们有另一个函数，那么 add 函数不应该被释放吗？因为我们遵循 LIFO 原则，所以在 Hello 函数之后，main 函数应该是活动的，但是如果我们在调用栈中有 add 函数，按照 LIFO 原则，它怎么能到达 main 函数呢？ - Stack

@Stack 添加了一些细节，希望这对您有用。 - Mohit Jain

@MohitJain 先生，最好的解释。+1. :-) - Sourav Ghosh

Answer 2

TL;DR 答案是未定义的行为。您无法“理性化”上述执行的任何输出。如果最终打印您的手机号码或邮政编码，请不要感到惊讶。:-)

范围过期后，堆栈位置会发生什么取决于环境。如果不需要，可能不会重用为c分配的堆栈空间，因此您会看到“假定正确”的输出，但仍然是未定义的。在不同的环境中，您可能会看到不同的答案。 Mr. Mothit Jain的答案提供了非常详细的解释。

- Sourav Ghosh

Answer 3

为了完全理解这一点，我建议您学习与您的处理器相关的汇编语言，并查看您的代码如何被编译。在这一点上，我认为如果我说从函数返回不会调用任何内存释放函数，它只是调整寄存器，而且在Add和print之间没有做任何改变"释放"堆栈上的值的操作，您将得到该数字。尝试在其中调用一个返回.. pfft我不知道77的函数（但确保将其保存到本地变量中！），您将打印出不同的结果。虽然要学习汇编语言，成为一名合格的程序员。

- Pyjong

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但是我在printf之前包含了一个Hello函数，所以add函数不应该被释放，因此在堆栈中我们有Hello、main和LIFO被维护吗？ - Stack

你现在可以从Mohit的回答中看出原因了。你的hello函数根本没有到达地址。实际上，Mohit的版本似乎也是这样，我认为不会有问题，但如果你将Add函数更改为Hello并将c = 42，那么即使你返回0或其他任何值，你的打印输出也会得到42。 - Pyjong

Answer 4

Hello 函数没有将任何新内容放入堆栈中，因为它没有自动变量。因此，之前由 c 占用的内存位置仍然未改变。修改 Hello 以便它修改内存，这样你就可以更改 p 上的值。

void Hello(void)
{
    //This will overwrite the memory previously containing '5' with '3`, the number
    //of characters output by the printf() function.
    int grub = printf("Yay");
}

- Evil Dog Pie

Answer 5

我认为是因为您没有在Hello函数中定义“栈变量”，当我运行以下程序时：

#include <stdio.h>

void Hello()
{
  int tt = 100;
  int tt1 = 5000;
  printf("Yay");
}

int* Add(int *a,int *b)
{
  int c=*a+*b;
  return &c;
}

int main()
{
  int a=1,b=4;
  int *p=Add(&a,&b);
  Hello();
  printf("\t%d",*p);
  return 0;
}

它在我的Linux中打印5000，在我的Mac中打印1，不过我认为它们都是意外的值。

- vmcloud