内存分配：为什么这个 C 程序有效？ [复制]答案

【问题标题】：Memory Allocation: Why this C program works? [duplicate]内存分配：为什么这个 C 程序有效？ [复制]
【发布时间】：2011-09-06 14:37:30
【问题描述】：

可能重复：
Returning the address of local or temporary variable

add函数实现错误。它应该返回一个值而不是指针。为什么打印 ans 和 *ans_ptr 并且程序甚至给出正确结果时没有任何错误？我猜 z 的变量已经超出范围，应该有分段错误。

#include <stdio.h>

int * add(int x, int y) {
    int z = x + y;
    int *ans_ptr = &z;
    return ans_ptr;
}

int main() {
    int ans = *(add(1, 2));
    int *ans_ptr = add(1, 2);

    printf("%d\n", *ans_ptr);
    printf("%d\n", ans);

    return 0;
}

【问题讨论】：

阅读 1845 次投票的答案：stackoverflow.com/questions/6441218/…

标签： c memory

【解决方案1】：

它“有效”的原因是因为你很幸运。返回指向局部变量的指针是未定义的行为！！你不应该这样做。

int * add(int x, int y) {
    int z = x + y; //z is a local variable in this stack frame
    int *ans_ptr = &z; // ans_ptr points to z
    return ans_ptr;
}


// at return of function, z is destroyed, so what does ans_ptr point to? No one knows.  UB results

【讨论】：

说实话，这个简单的案例很有可能“奏效”。如果在调用add 和获取值之间有任何东西操纵堆栈指针，它就会中断，但从技术上讲，该值并没有被破坏——只是被遗忘了。不过，这仍然是一个可怕的想法。一旦函数返回，它就不再拥有堆栈的那一小部分，并且任何函数调用（或信号，或可能的中断等）都可以覆盖该值。根据标准，它是 UB，但在任何在堆栈上传递值的架构中，其行为几乎相同。
我不认为它是随机发生的。这是我的CS课程中的一个问题。在你的机器上试一试，你会得到正确的结果。我想知道这是怎么发生的
@Bryon，看看'Undefined Behaviour'的定义，这意味着任何事情都可能发生，如果它愿意，它可以覆盖MBR。
@Tony：可以，但不会。 C 规范没有定义会发生什么，所以它说“任何事情都可能发生”。但是你测试的每台机器（假设它使用堆栈作为局部变量）都会做三件事之一：返回正确的值、返回错误的值或段错误。它不会着火——或者覆盖你的 MBR，或者订购一打披萨，或者其他任何东西——除非你依赖重要的东西的价值。
@Tony: 另请注意，如果此代码在普通用户运行时覆盖了 MBR，那么无论 C 标准对此主题有何规定，这都是操作系统错误。仅仅因为 C 标准说您的操作系统供应商可以在总线前运行，并不意味着它会。我认为 cHao 的观点只是，虽然它是 UB，因此 C 标准对于它是否有效或为什么有效并没有最微弱的线索，但我们是聪明的人，对典型的 C 实现略知一二，所以我们可以冒险猜测一下在这种情况下，描述用户机器上发生的事情。也就是说，他是怎么走运的。

【解决方案2】：

因为 C 没有垃圾回收，所以当“z”变量超出范围时，实际内存不会发生任何事情。如果编译器愿意，它只是被释放以供另一个变量覆盖。

由于在调用“add”和打印之间没有分配内存，因此该值仍然位于内存中，并且您可以访问它，因为您有它的地址。你“走运了”。

但是，正如 Tony 指出的那样，您永远不应该这样做。它有时会起作用，但一旦你的程序变得更复杂，你就会开始得到虚假值。

【讨论】：

【解决方案3】：

没有。您的问题表明对 C 内存模型的工作原理缺乏了解。

值 z 分配在堆栈上的一个地址，在控制进入 add() 时创建的帧中。然后将 ans_ptr 设置为此内存地址并返回。

堆栈上的空间将被下一个调用的函数覆盖，但请记住，除非明确告知（例如通过 calloc() 之类的函数），否则 C 永远不会执行内存清理。

这意味着内存位置 &z 中的值（来自刚刚腾出的堆栈帧）在紧随其后的语句中仍然完好无损，即。 main() 中的 printf() 语句。

您应该永远不要 永远依赖这种行为 - 只要您在上面添加额外的代码，它就可能会中断。

【讨论】：

【解决方案4】：

答案是：这个程序之所以有效，是因为你很幸运，但它不会花时间背叛，因为你返回的地址不再保留给你，任何人都可以再次使用它。这就像租用房间，制作复制钥匙，释放房间，然后在稍后释放房间后尝试使用复制钥匙进入它。在这种情况下，如果房间是空的并且没有租给其他人，那么你很幸运，否则它可能会让你被警察拘留（不好的事情），如果房间的锁被改变，你会得到一个段错误，所以你可以'不要只相信您在没有获得房间的情况下制作的重复密钥。

z 是在堆栈中分配的局部变量，其范围与对功能块的特定调用一样长。您返回这样一个局部变量的地址。从函数返回后，块的所有本地地址（在函数调用堆栈帧中分配）可能会用于另一个调用并被覆盖，因此您可能会或可能不会得到您期望的结果。这是未定义的行为，因此这样的操作是不正确的。

如果您得到正确的输出，那么您很幸运，该内存位置保存的旧值没有被覆盖，但是您的程序可以访问该地址所在的页面，因此您不会收到分段错误错误.

【讨论】：

【解决方案5】：

正如 OP 所指出的，快速测试表明 GCC 4.3 和 MSVC 10 都没有提供任何警告。但是 Clang 静态分析器可以：

ccc-analyzer -c foo.c
...
ANALYZE: foo.c add
foo.c:6:5: warning: Address of stack memory associated with local 
                    variable 'z' returned to caller
    return ans_ptr;
    ^      ~~~~~~~

【讨论】：