重用悬空指针或空指针时出错（分段错误）答案

【问题标题】：Error (Segmentation Fault) while reusing a dangling or null pointer重用悬空指针或空指针时出错（分段错误）
【发布时间】：2021-04-09 11:08:16
【问题描述】：

#include<stdlib.h>
#include<string.h>
int main ( void )
{
  char *title=NULL;
  title = (char *) malloc(15);
  strcpy(title, "C Programming");
  printf("String = %c", *title);
  free(title); 
//   title=NULL;    //or title = 0;
  strcpy(title, "C++");
  printf(" %s", title);
  return 0;
}

当我取消注释“title=NULL”行时，程序因分段错误而崩溃；有人可以解释一下这种行为吗

否则打印“String = C C++”

【问题讨论】：

title=NULL; 是为了避免您刚刚面临的行为，您为什么要在不应该的情况下尝试使某些东西起作用，您需要再次 malloc 使其起作用，因为您free'd 以前的记忆
free(title); // title=NULL; //or title = 0; strcpy(title, "C++"); 您正在使用您释放的内存。因此，您遇到了分段错误 - 这是您在使用不属于您的内存时遇到的错误。
@IrAM 告诉程序的输出是一个 MCQ 问题，我只是想知道将字符串复制到该指针时出了什么问题。
strcpy(title, "C++"); 导致未定义的行为，当 title 已被释放且未设置为 NULL 时（未定义的行为包括“显然工作正常”）。 strcpy(NULL, "C++"); 虽然是未定义的行为，但在几乎任何现代系统上都会出现段错误。
输出为：未定义

标签： c null-pointer dangling-pointer

【解决方案1】：

如果您的代码取消引用悬空或空指针，则行为为undefined - 任何事情都可能发生。这两种可能的行为（“它按预期工作”和“它崩溃”）实际上是未定义行为的最常见表现。

有时，您可以合理化未定义的行为 - 就像在这种情况下一样。但你不能总是指望它是可以理解的。

如果您的代码尝试将内容写入空地址，它会崩溃，因为操作系统可以检测到这一点。它非常简单（空指针指向一个不可读和不可写的内存页面）并且很有用（一个好的调试器会直接停在有问题的代码行）。
如果您的代码尝试重用一个悬空指针，它指向的地址通常仍然是可写的 - free 不会告诉操作系统它现在是悬空的。 free 只会编辑一些簿记数据结构，因此释放的地址将可用于将来的分配。访问悬空指针不容易导致崩溃，因为操作系统只能在页面粒度上管理内存访问，可以是4 KiB 或类似的东西。

【讨论】：

【解决方案2】：

这是未定义的行为。您通过执行free(title) 告诉操作系统您的程序不再需要内存，但这并不意味着内存会立即从您的进程中取出。取而代之的是title 仍然拥有（现在已释放但未考虑）内存的地址，随后的strcpy()（取决于操作系统及其内存使用策略）可能能够写入该内存，printf() 将获得地址（再次释放并且下落不明）并将打印字符，直到到达第一个由strcpy() 放置的\0。

当您在释放 title 后将其正确设置为 NULL 时，期望指向已分配内存的指针的其他函数（此处为 strcpy()）将获得无效输入并失败（出现分段错误）。

【讨论】：

【解决方案3】：

90% 的问题是red herring。整个问题可以用一行重述：

当我这样做时：标题=空； strcpy（标题，“C++”）；我的程序崩溃了。为什么？

上面的代码尝试将字节写入由空指针引用的内存地址。根据定义，这是未定义的行为。未定义的行为意味着任何事情都可能发生，例如一碗矮牵牛花和抹香鲸可能会从天上掉下来，但是在绝大多数执行环境中，当然在您的执行环境中，空指针引用的内存地址不是可写，因此这将始终导致您遇到的确切行为：分段错误。

此外，为了解决问题的其余部分，当将指针设置为 NULL 的行被注释掉时，您正在写入已释放的内存位置。由于它已被释放，因此不应再次访问它，并且再次访问它是未定义的行为，只有在这种情况下，没有检测到滥用的机制，所以它只是巧合。尝试在不同的环境中运行相同的程序，就会有成盆的矮牵牛和抹香鲸从天而降。

【讨论】：