8

我已阅读以下帖子：

从函数返回一个堆分配的指针好吗？

这表明返回指向堆分配变量的指针是可以的。但是，从技术上讲，指针是否是“堆栈分配的变量”，然后在函数返回时会被释放？

例如：

int* test(){
  int arr[5];
  int *ptr = arr;

  return ptr; //deallocated ptr?
}

int *test2(){
  int arr[5];

  return arr;
}

测试中

另外，说arr 是一个指向某个新创建的 int 数组 arr 的指针是否正确，指向&arr[0]. 如果arr不是指针，为什么返回它满足函数返回类型是有效的？

由于 ptr 和 arr 都应该是堆栈分配的，为什么代码只能在test()而不是test2()？test() 是否给出未定义的行为？

4

5 回答 5

7

如果返回的值被访问，它们都将是未定义的行为。因此，它们都不是“好的”。

您正在尝试返回指向具有auto存储持续时间的块范围变量的指针。因此，一旦作用域结束，变量的生命周期就结束了。

引用C11，第 §6.2.4/P2 章，关于生命周期（强调我的）

对象的生命周期是程序执行期间保证为其保留存储的部分。一个对象存在，有一个不变的地址，并在其整个生命周期中保留其最后存储的值。如果对象在其生命周期之外被引用，则行为未定义[...]

然后，从 P5 开始，

其标识符被声明为没有链接且没有存储类说明符 static 的对象具有自动存储持续时间， [...]

和

对于这样一个没有可变长度数组类型的对象，它的生命周期从进入与其关联的块开始，直到该块的执行以任何方式结束。[...]

因此，在您的情况下，变量arr具有自动存储功能，并且它的生命周期仅限于函数体。一旦地址返回给调用者，尝试访问该地址处的内存将是 UB。

哦，C 标准中没有“堆栈”或“堆”，我们所拥有的只是变量的生命周期。

于 2019-04-09T12:15:18.883 回答
2

两者test和test2()是等价的。它们返回一个实现定义的指针，您不能取消引用，否则 UB 随之而来。

如果不取消引用返回的指针，调用test()ortest2()不会导致未定义的行为，但这样的函数可能不是很有用。

于 2019-04-09T12:17:27.130 回答
1

在进入一个函数时，一个新的堆栈帧被添加到堆栈中。堆栈帧是存储所有自动（函数中声明的非静态变量）的地方。当我们离开函数时，返回值被放置在 CPU 中的一个寄存器（通常是 R0）中，然后堆栈指针减小以移除堆栈帧。然后我们将控制权返回到调用函数的位置，并从寄存器中获取返回值。

所以在这种情况下int arr[5]，当程序进入函数时，一个新的堆栈帧被添加到堆栈中。在此堆栈帧中，数组中有 5 个整数的内存，该变量arr现在确实等效于指向数组中第一个元素的指针。当您返回变量时，arr您将返回指向堆栈帧中数据的指针，当函数退出并返回到前一个函数时，堆栈指针会减小以删除刚刚退出的函数的堆栈帧。

指针仍然指向我们之前分配数组的内存位置。因此，当堆栈增加时，arr指向的内存将被覆盖。更改返回值指向的数据可能会导致一些非常“令人兴奋”的事情发生，因为我们不知道现在何时使用内存。

数组与指针示例：

char arr[5];
char * ptr = arr;

在这种情况下，编译器知道大小arr并且不知道大小，ptr因此我们可以执行 sizeof(arr) 并且编译器将在编译时进行计算。在运行时间方面，它们在内存中是等价的。

于 2019-04-09T12:35:07.633 回答
0

这两种情况在技术上是相同的。

在这两种情况下，都会返回指向 arr 的指针。虽然返回的指针的值确实指向了曾经包含 arr 的内存，但 arr 已经从内存中释放了。

因此，有时当您访问指针时，您仍然会在那里找到 arr 的内容，而这些内容恰好还没有被覆盖。其他时候，您可能会在此内存被覆盖后访问它，并获得未定义的数据甚至分段错误。

于 2019-04-09T12:17:08.777 回答
0

您似乎仍然对作为自动变量的指针感到困惑，因此您担心即使它指向某些有效内存（例如，静态数组），返回它也会无效。

重要的是要记住，在 C 中，所有参数和返回值传递都是按值完成的。如果你“返回一个指针”，return p;它与“返回一个整数”的机制完全相同，如return i;： 变量的值被复制到某处并由调用者获取。在这种情况下，i该值可能是 42；在这种情况下，p该值可能是 3735928559（或者换句话说，0xdeadbeef）。该值表示内存中的位置，例如，您的数组在由于函数返回而不再存在之前所在的位置。复制时地址不会更改超过 42 次更改，并且完全独立于变量的生命周期p它曾经包含它——毕竟，它是及时复制出来的。1

1这超出了问题的范围，但从技术上讲，为返回值创建了一个临时对象。临时对象的生命周期和语义在现代 C++ 中被更系统地分类。

于 2019-04-09T13:20:38.757 回答