动态内存访问仅在函数内部有效

Question

此问题旨在用作此常见问题解答的规范副本：

我在函数内部动态分配数据，一切正常，但仅限于进行分配的函数内部。当我尝试在函数外部使用相同的数据时，我遇到了崩溃或其他意外的程序行为。

这是一个MCVE:

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

void create_array (int* data, int size)
{
  data = malloc(sizeof(*data) * size);
  for(int i=0; i<size; i++)
  {
    data[i] = i;
  }

  print_array(data, size);
}

void print_array (int* data, int size)
{
  for(int i=0; i<size; i++)
  {
    printf("%d ", data[i]);
  }
  printf("\n");
}

int main (void)
{
  int* data;
  const int size = 5;

  create_array(data, size);
  print_array(data, size);  // crash here

  free(data);
}

每当从 create_array 函数内部调用 print_array 时，我都会得到预期的输出 0 1 2 3 4，但是当我从 main 调用它时，我会得到一个程序崩溃。

这是什么原因？

Answer 1

这个bug的原因是create_array函数使用的data是一个只存在于那个函数内部的局部变量。从malloc获得的分配内存地址只存储在这个局部变量中，永远不会返回给调用者。

考虑这个简单的例子：

void func (int x)
{
  x = 1;
  printf("%d", x);
}

...
int a;
func(a);
printf("%d", a); // bad, undefined behavior - the program might crash or print garbage

这里，变量 a 的 copy 作为参数 x 本地存储在函数内部。这称为 按值传递。

当 x 被修改时，只有那个局部变量被改变。 caller中的变量a保持不变，由于a没有初始化，会包含"garbage"，不能可靠使用

指针也不例外。在您的示例中，指针变量 data 按值传递给函数。函数内的 data 指针是本地副本，从 malloc 分配的地址永远不会传回给调用者。

因此调用者中的指针变量保持未初始化状态，因此程序崩溃。此外，create_array 函数还造成了 内存泄漏 ，因为在该函数执行后，程序中不再有任何指针跟踪分配的内存块.

您可以通过两种方式修改函数以使其按预期工作。通过将局部变量的副本返回给调用者：

int* create_array (int size)
{
  int* data = malloc(sizeof(*data) * size);
  for(int i=0; i<size; i++)
  {
    data[i] = i;
  }

  print_array(data, size);

  return data;
}

int main (void)
{
  int* data;
  const int size = 5;

  data = create_array(size);
  print_array(data, size);
}

或者通过将地址传递给调用者的指针变量，直接写入调用者变量：

void create_array (int** data, int size)
{
  int* tmp = malloc(sizeof(*tmp) * size);
  for(int i=0; i<size; i++)
  {
    tmp[i] = i;
  }

  *data = tmp;      
  print_array(*data, size);
}

int main (void)
{
  int* data;
  const int size = 5;

  create_array(&data, size);
  print_array(data, size);
}

两种形式都可以。

动态内存访问仅在函数内部有效

Dynamic memory access only works inside function

c

malloc

parameter-passing

pass-by-value

dynamic-memory-allocation