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c++ 空指针，悬挂指针（悬空指针），野指针

news 2025/6/25 18:10:42

在 C、C++ 等编程语言中，指针是一个强大但容易出错的特性。除了空指针、悬挂指针、野指针外，还有一些其他类型的指针概念。下面为你详细介绍它们的区别和示例：

1. 空指针（Null Pointer）

定义：明确不指向任何内存地址的指针，通常用NULL（C）或nullptr（C++）表示。
产生场景：

显式赋值为NULL/nullptr。
函数失败时返回NULL（如malloc(0)可能返回NULL）。

风险：解引用空指针会导致程序崩溃（段错误）。

示例：

int* ptr = NULL;
// *ptr = 10;  // 错误：解引用空指针

2. 悬挂指针（Dangling Pointer）

定义：指向已释放内存的指针。
产生场景：

对象被delete/free后，指针未被置空。
返回局部变量的地址（函数结束后局部变量已销毁）。

风险：解引用悬挂指针会导致未定义行为（如读取随机数据、程序崩溃）。

示例：

int* ptr = new int(42);
delete ptr;  // 内存已释放
// ptr 现在是悬挂指针
// *ptr = 10;  // 危险：解引用悬挂指针

int* getLocalPtr() {int x = 10;return &x;  // 错误：返回局部变量的地址（悬挂指针）
}
// int* ptr = getLocalPtr();  // ptr 是悬挂指针

3. 野指针（Wild Pointer）

定义：未初始化的指针，指向随机内存地址。
产生场景：

指针声明后未赋值就使用。

风险：解引用野指针会访问非法内存，导致程序崩溃或数据损坏。

示例：

int* ptr;  // 野指针（未初始化）
// *ptr = 10;  // 错误：解引用野指针

4. 无效指针（Invalid Pointer）

定义：泛指所有指向无效内存的指针，包括悬挂指针、野指针，以及越界指针。
产生场景：

使用已释放的内存（悬挂指针）。
访问数组越界位置。

风险：解引用无效指针导致未定义行为。

示例：

int arr[5];
int* ptr = &arr[10];  // 越界指针（无效）
// *ptr = 10;  // 错误：访问非法内存

5. 野引用（Wild Reference）

定义：C++ 中未初始化的引用（语法层面不允许，但可通过强制类型转换间接产生）。
产生场景：

通过非法内存地址创建引用。

风险：使用野引用会导致未定义行为。

示例：

int& ref = *(int*)0x12345678;  // 野引用（指向随机地址）
// ref = 10;  // 危险：修改非法内存

6. 悬空引用（Dangling Reference）

定义：与悬挂指针类似，但针对引用类型。
产生场景：

引用的对象被销毁后，引用仍然存在。

风险：使用悬空引用会导致未定义行为。

示例：

int& getLocalRef() {int x = 10;return x;  // 错误：返回局部变量的引用（悬空引用）
}
// int& ref = getLocalRef();  // ref 是悬空引用

7. 空悬指针（Dangling Pointer）

说明：与 “悬挂指针” 是同一概念的不同翻译。

8. 野指针（Uninitialized Pointer）

说明：与 “野指针” 是同一概念，强调未初始化的特性。

9. 函数指针错误

定义：错误地调用函数指针。
产生场景：

函数指针未初始化或指向无效函数。

风险：调用无效函数指针会导致程序崩溃。

示例：

void (*funcPtr)() = NULL;
// funcPtr();  // 错误：调用空函数指针

10. 野指针（Wild Pointer）与野引用（Wild Reference）的对比

指针类型	定义	示例	风险
野指针	未初始化的指针	`int* ptr;`	解引用非法内存
野引用	通过非法地址创建的引用	`int& ref = (int)0x1234;`	修改非法内存

如何避免这些问题？

空指针：使用前检查是否为NULL/nullptr。
悬挂指针：释放内存后立即将指针置空，避免返回局部变量地址。
野指针：声明时初始化指针，或赋值为nullptr。

使用智能指针（C++）：

std::unique_ptr<int> ptr = std::make_unique<int>(42);  // 自动管理内存

总结对比表

指针类型	定义	典型场景	解引用风险
空指针	指向`NULL`	`int* ptr = nullptr;`	立即崩溃（段错误）
悬挂指针	指向已释放的内存	`delete ptr;`后未置空	未定义行为（可能随机值）
野指针	未初始化的随机指针	`int* ptr;`（未赋值）	崩溃或数据损坏
无效指针	泛指所有无效内存的指针	越界指针、重复释放的指针	未定义行为
悬空引用	引用已销毁的对象	返回局部变量的引用	未定义行为