動態存儲器存取只能內部功能

Question

這個問題，就是要用作此FAQ規範重複：

我在函數內部動態分配的數據，一切運作良好，但只是裏面的函數，其中分配發生。當我嘗試在函數外部使用相同的數據時，出現崩潰或其他意外的程序行爲。

這裏是一個MCVE:

#include <stdlib.h> 
#include <stdio.h> 

void print_array (int* data, int size) 
{ 
    for(int i=0; i<size; i++) 
    { 
    printf("%d ", data[i]); 
    } 
    printf("\n"); 
} 


void create_array (int* data, int size) 
{ 
    data = malloc(sizeof(*data) * size); 
    for(int i=0; i<size; i++) 
    { 
    data[i] = i; 
    } 

    print_array(data, size); 
} 


int main (void) 
{ 
    int* data; 
    const int size = 5; 

    create_array(data, size); 
    print_array(data, size); // crash here 
} 

每當print_array從create_array函數中調用，我得到預期的輸出0 1 2 3 4，但是當我把它從main，我得到一個程序崩潰。

這是什麼原因？

Answer 1

這個錯誤的原因是create_array函數使用的data是一個局部變量，只存在於該函數中。從malloc獲得的分配的內存地址只存儲在本地變量中，並且永遠不會返回給調用者。

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考慮這個簡單的例子：

void func (int x) 
{ 
    x = 1; 
    printf("%d", x); 
} 

... 
int a; 
func(a); 
printf("%d", a); // bad, undefined behavior - the program might crash or print garbage 

這裏，複製可變a的在函數內部本地存儲的，作爲參數x。這被稱爲傳遞值。

當x被修改時，只有該局部變量被更改。調用者中的變量a保持不變，並且由於a未初始化，所以它將包含「垃圾」並且不能可靠地使用。

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指針也不例外，這種傳遞值規則。在你的例子中，指針變量data通過值傳遞給函數。該函數內的data指針是本地副本，從malloc分配的地址永遠不會傳回給調用者。

因此，調用者中的指針變量保持未初始化狀態，因此程序崩潰。另外，create_array函數也創建了一個內存泄漏，因爲在該函數執行之後，程序中不再有任何指針來跟蹤該分配的內存塊。

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有兩種方法可以修改函數以按預期工作。無論是局部變量的副本返回給調用者：

int* create_array (int size) 
{ 
    int* data = malloc(sizeof(*data) * size); 
    for(int i=0; i<size; i++) 
    { 
    data[i] = i; 
    } 

    print_array(data, size); 

    return data; 
} 

int main (void) 
{ 
    int* data; 
    const int size = 5; 

    data = create_array(size); 
    print_array(data, size); 
} 

或地址傳遞給調用者的指針變量，並直接寫入到呼叫者變量：

void create_array (int** data, int size) 
{ 
    int* tmp = malloc(sizeof(*tmp) * size); 
    for(int i=0; i<size; i++) 
    { 
    tmp[i] = i; 
    } 

    *data = tmp;  
    print_array(*data, size); 
} 

int main (void) 
{ 
    int* data; 
    const int size = 5; 

    create_array(&data, size); 
    print_array(data, size); 
} 

兩種形式是好的。