当数据被复制/扫描/读取到未初始化的指针时崩溃或“分段错误

Question

此问题旨在作为以下性质的所有常见问题的参考:

为什么当我复制/扫描数据到一个未初始化的指针所指向的地址时，我会得到一个神秘的崩溃或“分段错误”？

例如:

char* ptr;
strcpy(ptr, "hello world"); // crash here!

或

char* ptr;
scanf("%s", ptr); // crash here!

Answer 1

学习C语言时经常出现的一种情况是尝试使用单引号表示字符串文字:

char ptr[5];
strcpy(ptr, 'hello'); // crash here!
//            ^     ^   because of ' instead of "

在C语言中，'h'是一个单字符文本，而“h”是一个字符串文本，包含一个'h'和一个空终止符\0（即一个2字符数组）。 另外，在C语言中，字符文本的类型是int，也就是说，sizeof('h')等价于sizeof(int)，而sizeof(char)是1。

char h = 'h';
printf("Size: %zu\n", sizeof(h));     // Size: 1
printf("Size: %zu\n", sizeof('h'));   // likely output: Size: 4

Answer 2

>

指针仅指向内存位置。 您创建了一个指针，但尚未绑定到内存位置。 strcpy希望您传递两个指针（第一个不能是常量），它们指向两个字符数组，如以下签名:

char * strcpy ( char * destination, const char * source );

char* ptr = malloc(32);  
strcpy(ptr, "hello world");

char str[32];  
strcpy(str, "hello world");

您可以尝试以下代码段读取字符串，直到到达换行符(*您还可以添加其他空格字符，如“%[^\t\n]s”（制表符，换行符）或“%[^\t\n]s”（空格，制表符，换行符））。

char *ptr = malloc(32);
scanf("%31[^\n]", ptr);

（在实际生活中，不要忘记检查scanf()的返回值！）

Answer 3

指针是一种特殊类型的变量，它只能包含另一个变量的地址。 它不能包含任何数据。 您不能“将数据复制/存储到指针中”--这没有任何意义。 只能将指针设置为指向其他地方分配的数据。

这意味着为了使指针有意义，它必须始终指向有效的内存位置。 例如，它可以指向堆栈上分配的内存:

{
  int data = 0;
  int* ptr = &data;
  ...
}

或在堆上动态分配的内存:

int* ptr = malloc(sizeof(int));

在指针初始化之前使用它总是一个bug。 它还没有指向有效内存。

这些示例都可能导致程序崩溃或其他类型的意外行为，例如“分段错误”:

/*** examples of incorrect use of pointers ***/

// 1.
int* bad;
*bad = 42;

// 2.
char* bad;
strcpy(bad, "hello");

相反，您必须确保指针指向（足够的）分配内存:

/*** examples of correct use of pointers ***/

// 1.
int var;
int* good = &var;
*good = 42;

// 2.
char* good = malloc(5 + 1); // allocates memory for 5 characters *and*  the null terminator
strcpy(good, "hello");

请注意，您还可以将指针设置为指向定义良好的“nothere”，方法是让它指向null。 这使它成为一个空指针，这是一个保证不指向任何有效内存的指针。 这不同于让指针完全未初始化。

int* p1 = NULL; // pointer to nowhere
int* p2;        // uninitialized pointer, pointer to "anywhere", cannot be used yet

然而，如果您试图访问由空指针指向的内存，您可能会遇到与使用未初始化指针类似的问题:崩溃或分段错误。 在最好的情况下，您的系统注意到您正在尝试访问地址null，然后抛出“null指针异常”。

空指针异常错误的解决方案是相同的:您必须在使用指针之前将其设置为指向有效内存。

进一步阅读:

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