Question

我已阅读以下帖子：

Is returning a heap-allocated pointer from function OK?

这表明可以返回指向堆分配变量的指针。但是，指针在技术上是否是“堆栈分配的变量”，则该变量将在函数返回时被释放？

例如：

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

  return ptr; //deallocated ptr?
}

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

  return arr;
}

正在测试

也可以说 arr是一个指针，它指向一些新创建的int数组arr，指向&arr[0]。如果arr不是指针，为什么返回满足函数返回类型的有效吗？

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

Answer 1

如果访问返回的值，它们都将是undefined behaviour。因此，它们都不是“ OK”。

您正试图返回一个指向块范围变量的指针，该变量的存储持续时间为auto。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，关于生存期（强调矿山）

对象的生存期是程序执行期间存储空间的一部分保证为其保留。对象存在，具有恒定地址并保留它在整个生命周期中的最后存储值。 如果在对象之外引用对象一生中，行为是不确定的 [...]

然后，从P5开始，

一个其标识符声明为没有链接且没有存储类的对象说明符静态具有自动存储期限， [...]

和

对于这样一个不具有可变长度数组类型的对象，其寿命会延长从进入与其关联的块开始，直到该块的执行结束任何方式。 [...]

因此，在您的情况下，变量arr具有自动存储功能，并且其生存期仅限于函数体。该地址返回给呼叫者后，尝试访问该地址处的内存将是UB。

哦，在C标准中没有“堆栈”或“堆”，我们所拥有的只是变量的生存期。

Answer 2

test和test2()都是等效的。它们返回您不能取消引用的实现定义的指针，否则将导致UB。

如果不取消引用返回的指针，则调用test()或test2()不会导致未定义的行为，但是这样的功能可能不是很有用。

Answer 3

输入功能后，新的堆栈框架将添加到堆栈中。堆栈帧是存储所有auto（函数中声明的非静态变量）的位置。当我们离开函数时，返回值放置在CPU的一个寄存器（通常为R0）中，然后减小堆栈指针以删除堆栈帧。然后，将控制权返回到调用函数的位置，然后从寄存器中获取返回值。

因此，在这种情况下，您有int arr[5]，当程序进入函数时，新的堆栈框架将添加到堆栈中。在此堆栈帧中，数组中有5个整数的内存，变量arr实际上确实等效于指向数组中第一个元素的指针。当您返回变量arr时，您将返回一个指向堆栈框架中数据的指针，当该函数退出并返回至上一个函数时，堆栈指针将减小以删除您所使用的函数的堆栈框架刚刚退出。

指针仍指向内存中我们之前分配了数组的位置。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某些非常“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arr的大小，但不知道ptr的大小，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，它们是内存中的等效值。

Answer 4

两种情况在技术上都是相同的。

在两种情况下，都返回指向arr的指针。虽然返回的指针的值确实指向用于包含arr的内存，但是arr已从内存中释放。

因此，有时在访问指针时，您仍会在此处找到arr的内容，这些内容刚好尚未被覆盖。有时，您可能会在此内存被覆盖后访问它，并得到未定义的数据甚至是分段错误。

Answer 5

您仍然似乎对指针也是一个自动变量感到困惑，因此，即使返回指向某个有效内存（例如静态数组）的指针，您也担心它会无效。

重要的是要记住，在C中，所有参数和返回值的传递均通过值完成。如果您像return p;中那样“返回指针”，则其机制与如果您“返回整数”，例如return i;：变量的 value 会复制到某个地方并由调用方获取。对于i，该值可能是42；在p的情况下，值可以是3735928559（或换句话说，是0xdeadbeef）。该值表示内存中的位置，例如因为函数返回，所以数组在不存在之前就已经存在。复制的地址超过42个更改时，该地址不会更改，并且完全独立于曾经包含该地址的变量p的生存期-毕竟是及时复制了它。< sup> 1

_{¹这超出了问题的范围，但从概念上技术上，将为返回值创建一个临时对象。在现代C ++中，临时者的生存期和语义得到了更系统的分类。}

为什么在C允许的函数中返回堆栈分配的指针变量？

5 个答案: