C 中的指针作用域

Question

在下面的代码中，无法打印任何内容的解释是get_message()返回的指针超出范围：

char *get_message() {
    char msg [] = "Aren’t pointers fun?";
    return msg ;
}

int main (void) {
    char *foo = get_message();
    puts(foo);
    return 0;
}

在gdb中运行时，发现foo位置的数据是字符串"Aren't pointers fun?"：

Old value = 0x0
New value = 0x7fffffffde60 "Aren’t pointers fun?"

（这似乎与指出超出范围的指针的数据保留在内存中的答案一致），但 "puts" 的文档指出第一个数据是从给定的地址复制的：大概是 0x7fffffffde60在这种情况下。

因此：为什么没有输出？

编辑：感谢您的回答：我运行原始代码在 gdb 中完成，对 puts 的调用确实更改了存储 foo 的地址处的数据。

(gdb) p foo
 = 0x7fffffffde60 "Aren’t pointers fun?"
(gdb) n

11      return 0;
(gdb) p foo
 = 0x7fffffffde60 "`67777"

有趣的是，当我将 change_msg() 的代码更改为：

时，代码 did 打印了消息

char *get_message() {
        char *msg = "Aren’t pointers fun?";
    return msg ;
}

在这种情况下，foo 处的数据（地址 0x4005f4 - 较小的地址有什么意义吗？）在整个代码中保持不变。找出为什么这会改变行为会很酷

Answer 1

变量msg分配在get_message()

的栈上

char msg [] = "Aren’t pointers fun?";

一旦 get_message() returns，该方法的堆栈就会被拆除。无法保证返回到 foo 的指针现在指向内存中的内容。

调用 puts() 时，堆栈可能会被修改，覆盖 "Aren't pointer's fun."

Answer 2

很可能调用puts修改了堆栈并覆盖了字符串。

刚从 get_message 返回时，字符串保持不变，但被释放，即它的内存 space 可重复使用。

Answer 3

msg 的生命周期在从函数 get_message 返回时结束。返回的指针指向生命周期结束的对象。

访问它会产生未定义的行为。任何事情都可能发生。

在你的情况下，前者msg的记忆似乎已经被0覆盖了。

这与 "scope" 无关。您可以通过 msg static 来修复您的代码。这不会更改范围，但会更改其生命周期（a.k.a。存储持续时间）。

Answer 4

在您的 getMessage 函数中，您的消息使用的内存在堆栈上，而不是在堆上。它仍然是一个指针，只是指向堆栈上的一个位置。一旦函数 returns，堆栈改变（获取 return ip 等）意味着，虽然消息可能仍然在内存中的相同位置，但绝对不能保证。如果有任何其他东西将某些东西放到堆栈上（例如另一个函数调用），那么它很可能会被覆盖。你的留言不见了。

更好的方法是使用 malloc 动态分配内存，以确保堆中的字符串（尽管这会导致谁拥有指针并负责释放它的问题。）

如果你必须做这样的事情，我已经看到它是使用静态的：

static char * message = "I love static pointers";

编辑：尽管提到它可能仍在堆栈中，但永远不要假设它是。大多数语言甚至不允许这样做。

Answer 5

这里真正的问题不是，"why doesn't it work?"。问题是，"Why does the string seem to exist even after the return from get_message, but then still not work?"

为了说明，我们再看一下main函数，有两点注释供参考：

int main (void) {
    char *foo = get_message();
    /* point A */
    puts(foo);
    /* point B */
    return 0;
}

我刚刚在 gdb 下编译运行这个。事实上，在 point A，当我在 gdb 中打印出变量 foo 的值时，gdb 显示它指向字符串 "Aren’t pointers fun?"。但是，puts 无法打印该字符串。然后，在 point B，如果我再次在 gdb 中打印出 foo，它就不再是原来的字符串了。

正如之前的几位评论者所解释的那样，解释是函数 get_message 将字符串留在堆栈中，而 gua运行teed 不会在堆栈中停留太久。在 get_message return 秒之后，在调用任何其他内容之前，它仍然存在。但是当我们调用 puts 并且 puts 开始工作时，它使用堆栈的相同部分作为它自己的本地存储，所以有时在那里（并且在 puts 设法实际打印字符串），字符串被破坏。

回应 OP 的后续问题：当我们有

char *get_message() {
    char msg [] = "Aren’t pointers fun?";
    return msg ;
}

字符串存在于堆栈上的数组 msg 中，我们 return 指向该数组的指针，这不起作用，因为数组中的数据最终会消失。如果我们把它改成

char * msg = "Aren’t pointers fun?";

（如此微小的变化！），现在字符串存储在程序的初始化数据段中，我们 return 一个指向 that 的指针，并且因为它在程序的初始化数据段中，所以它基本上永远存在。（是的，get_message 最终 return 看起来不同的地址这一事实很重要，尽管我不会过多地了解它是更低还是更高。）

最重要的是数组和指针是不同的。千差万别。行

char arr[] = "Hello, world!";

与看起来非常相似的线几乎没有关系

char *ptr = "Hello, world!";

现在，它们的相同之处在于您可以同时执行这两项操作

printf("%s\n", arr);

和

printf("%s\n", ptr);

但是如果你试着说

arr = "Goodbye";    /* WRONG */

你不能，因为你不能分配给一个数组。如果你想要一个新的字符串，你必须使用strcpy，并且你必须确保新字符串的长度相同或更短：

strcpy(arr, "Goodbye");

但是如果你用指针尝试strcpy：

strcpy(ptr, "Goodbye");    /* WRONG */

now that 不起作用，因为 ptr 指向的字符串常量是不可写的。在指针的情况下，你可以（而且经常必须）使用简单的赋值：

ptr = "Goodbye";

在这种情况下，将其设置为更长的字符串也没有问题：

ptr = "Supercalafragalisticexpialadocious";

这些是基本的区别，但正如这个问题所指出的，另一个很大的区别是数组 arr 不能有效地在函数中声明和从函数中 returned （除非你使其成为 static)，而指针 ptr 可以。

C 中的指针作用域

Pointer scopes in C

c

pointers

puts