如何打印悬空指针以进行演示？

Question

我正在尝试向某人解释为什么他们有一个悬空指针以及free函数的实际作用（指针是值，因此按值传递），但为此我认为需要一种打印指针的方法，而不是“不确定”的(如printf("%p", ptr))。

memcpy能行吗？

char buf1[sizeof(char *)];
char buf2[sizeof(char *)];
char *malloced = malloc(10);
memcpy(buf1, &malloced, sizeof(char *));
free(malloced);
memcpy(buf2, &malloced, sizeof(char *));
for (int i=0; i<sizeof(char *); i++) {
    printf("%hhd %hhd / ", buf1[i], buf2[i]);
}

- SoniEx2

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我很确定没有合法的方式可以处理悬空指针，所以直接使用"%p"吧。 - Ry-

@DavidSchwartz 我想要一个可视化工具，显示指针在调用free之前和之后的值是相同的（因为指针是按值传递的，所以你正在将该值复制到free中，而free无法修改该值的副本）。 - SoniEx2

free 被定义为 void free(void *ptr) 而不是 void free(void **ptr_to_ptr)。据我所知，它实际上不能改变指针。 - SoniEx2

@SoniEx2 值是两个因素的组合——位模式和位模式到值的映射。即使函数无法改变位模式，它仍然可以改变位模式到值的映射，从而改变值。标准明确指出，您不能对悬空指针的值做出假设。那么为什么您要这样做呢？ - David Schwartz

@SoniEx2 我不太确定怎么做。你觉得这样会有什么帮助吗？你可以使用 memcpy 复制比特位模式，但接下来呢？如果你查看比特模式，它并不能告诉你值是否发生了变化。你能知道比特模式是否改变了，但你已经知道它不会改变。 - David Schwartz

Answer 1

根据C标准的严格解读，您无法对悬空指针执行任何操作：“不确定状态”是内存的状态，它包含了悬空指针,同时也描述了未初始化自动变量的内容，如果连续两次读取这些变量，它们可能具有不同的值(*)。

唯一的解决方法是在指针“仍然有效”的情况下将其转换为 uintptr_t 。转换的结果是一个整数，并具有整数的属性：

#include <stdint.h>
...
char *malloced = malloc(10);
uintptr_t ptr_copy = (uintptr_t) malloced;
...
free(malloced);
// it is valid to use ptr_copy here to display what the address was.
printf("The pointer was at: %" PRIxPTR "\n", ptr_copy);

(*) C11标准区分自动变量（其地址未被获取，“可以使用register存储类声明”）, 但{{link2：Clang不关心}}。

具体回答您关于使用memcpy的建议，请注意{{link3：memcpy复制不确定内存会产生不确定内存}}。

- Pascal Cuoq