【C语言】易错、经典问题：return不可返回指向栈内存的指针

预备知识：内存的分类

C/C++程序占用的内存分为两大类：静态存储区与动态存储区。其示意图如下所示：

数据保存在静态存储区与动态存储区的区别就是：静态存储区在编译-链接阶段已经确定了，程序运行过程中不会变化，只有当程序退出的时候，静态存储区的内存才会被系统回收。动态存储区是在程序运行过程中动态分配的。

在其它地方我们还可以看到内存分配还有其他分类，那些都是细分的分类，比如文字常量区、全局数据区等，都归为静态存储区这一个大类。

关于内存的分类这里只是大致说明一下，关于内存更详细的内容可查看往期笔记：

【C语言笔记】内存笔记

例子：return返回指向栈内存指针

先看一个return返回指向栈内存指针的例子：

#include <stdio.h>

char *GetStr(void)
{
	char p[] = "Hello";	/* 保存在栈中 */
	return p;
}

int main(void) 
{
	char *str = NULL;
	str = GetStr();
	printf("%s\n", str);
	return 0;
}

程序编译、运行的结果如下：

可以看到，编译出现警告：

warning: function returns address of local variable

运行结果并不是我们期望的输出字符串Hello。

那是因为GetStr函数返回指向栈内存的指针，这里的变量p是局部变量，而局部变量是分配在栈上的。即Hello保存在栈内存上，栈内存在函数调用结束时会自动销毁，因此此时的p里的内容是未知的，所以结果无输出。

下面我们把GetStr函数修改为：

char *GetStr(void)
{
	char *p = "Hello";  /* p在栈上，Hello在静态区（常量区） */
	return p;
}

此时编译运行的结果是怎样的呢？结果为：

可以看到能正常输出。为什么这里又可以正常输出呢？因为这里的p虽然分配在栈上，但是此时的Hello是一个字符串常量，其存储在静态存储区。在调用GetStr函数结束时其也不会被销毁。

这里可能有些人会有疑惑，同样是Hello，为什么一个在栈上，一个在静态区。

char *p = "Hello";

此处首先定义了一个指针变量p，编译器就会为指针变量开辟了栈空间。而此时并没有空间来存放Hello，所以Hello只能存储在静态区。

char p[] = "Hello";

此处首先定义一个数组p，因为未给出数组大小，所以此时数组大小未确定。然后把Hello保存在这个数组里，编译器就会为数组p开闭适当的栈空间来存储Hello。

相关笔记：【C语言笔记】char *str与char str[]的区别

其它替代方法

从上面的例子我们知道，若函数返回指向栈内存的指针，所得到的结果并不是我们想要的。除了上面的方法之外，这里还有如下几种解决方法：

1、把p定义为全局变量，因为全局变量存储在静态存储区，程序结束才会释放。但是这样会导致函数是不可重入的。关于函数的重入与不可重入可查看往期笔记。

2、在GetStr函数中使用malloc申请动态内存，但使用完一定要记得使用free进行释放，否则会导致内存泄漏。示例代码如下：

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

char *GetStr(void)
{
	char *p = (char*)malloc(64*sizeof(char));
	strcpy(p, "Hello");
	return p;
}

int main(void) 
{
	char *str = NULL;
	str = GetStr();
	printf("%s\n", str);
	free(str);	/* 释放str指向的堆内存 */
	return 0;
}

3、可以将变量p声明为static静态变量。但这也会导致函数是不可重入的。示例代码如下：

char *GetStr(void)
{
	static char p[] = "Hello";
	return p;
}

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