深入學習C語言：指針易錯點剖析

指針是C語言中非常重要的概念，也是C語言差別于其他語言的重要特性之一。但是，指針的使用也是C語言中最容易出現錯誤的地方。在編寫程式時，如果不小心使用指針，可能會導緻程式崩潰或産生其他未知錯誤。本篇文章将從十個常見的指針易錯點入手，詳細剖析指針的使用問題，幫助讀者更深入地了解指針的使用。

目錄

• 空指針問題
• 野指針問題
• 非法指針問題
• 懸空指針問題
• 數組越界問題
• 算術指針問題
• 記憶體洩漏問題
• 多級指針問題
• 指針類型不比對問題
• 指針引用問題

空指針問題

指針未初始化或被賦為NULL時，會導緻通路空指針而出現錯誤。例如：

int *p;
*p = 10; // p為未初始化的指針，會導緻錯誤           

解決方法：在使用指針之前，一定要先将其初始化或賦為NULL。

int *p = NULL;
p = (int *)malloc(sizeof(int));
*p = 10;           

野指針問題

指針被釋放後，沒有将其賦為NULL，繼續使用該指針時會産生野指針問題。例如：

int *p = (int *)malloc(sizeof(int));
free(p);
*p = 10; // p為野指針，會導緻錯誤           

解決方法：在釋放指針後，一定要将其賦為NULL。

int *p = (int *)malloc(sizeof(int));
free(p);
p = NULL;           

非法指針問題

指針未指向有效的記憶體位址時會出現非法指針問題。例如：

int *p = (int *)0x12345678;
*p = 10; // p為非法指針，會導緻錯誤           

解決方法：在使用指針之前，一定要確定其指向有效的記憶體位址。

int a = 10;
int *p = &a;           

懸空指針問題

在函數中定義一個局部指針變量，并在函數結束後傳回指向該指針指向的記憶體空間時，該指針變量就變成了懸空指針。例如：

int *func() {
    int a = 10;
    int *p = &a;
    return p;
}

int *p = func();
*p = 20; // p為懸空指針，會導緻錯誤           

解決方法：盡量避免使用懸空指針。

int *func() {
    int *p = (int *)malloc(sizeof(int));
    *p = 10;
    return p;
}

int *p = func();
*p = 20;
free(p);           

數組越界問題

指針指向的位址超出數組範圍，通路非法記憶體區域，并有可能導緻程式崩潰。例如：

int a[10];
int *p = a + 20;
*p = 10; // p超出數組範圍，會導緻錯誤           

解決方法：在使用指針通路數組元素時，一定要確定指針指向的位址在數組範圍内。

int a[10];
int *p = a + 5;
*p = 10;           

算術指針問題

當指針進行指針運算時，需要確定結果仍然指向合法的記憶體位址。例如：

int a[10];
int *p = a + 5;
int *q = p + 10; // q超出數組範圍，會導緻錯誤           

解決方法：在進行指針運算時，一定要確定結果仍然指向合法的記憶體位址。

int a[10];
int *p = a + 5;
int *q = p + 2;           

記憶體洩漏問題

在使用malloc等動态記憶體配置設定函數時，必須及時使用free函數釋放配置設定的記憶體，否則會導緻記憶體洩漏。例如：

int *p = (int *)malloc(sizeof(int));
*p = 10;
// 沒有使用free函數釋放p指向的記憶體空間，會導緻記憶體洩漏           

解決方法：在使用malloc等動态記憶體配置設定函數配置設定記憶體空間後，一定要及時使用free函數釋放記憶體空間。

int *p = (int *)malloc(sizeof(int));
*p = 10;
free(p);           

多級指針問題

多級指針在使用時需要特别注意，容易造成混淆。例如：

int a = 10;
int *p = &a;
int **q = &p;
int ***r = &q;
printf("%d\n", ***r); // 輸出10           

解決方法：在使用多級指針時，一定要注意指針的層數和指針指向的資料類型。

int a = 10;
int *p = &a;
int **q = &p;
int ***r = &q;
*q = (int *)malloc(sizeof(int));
**q = 20;
printf("%d\n", ***r); // 輸出20
free(*q);           

指針類型不比對問題

指針類型不比對時會導緻資料類型不比對及其他錯誤。例如：

int a = 10;
float *p = &a; // p指向的類型與a的類型不比對，會導緻錯誤           

解決方法：在使用指針時，一定要確定指針指向的類型與所指向的變量類型比對。

int a = 10;
int *p = &a;           

指針引用問題

指針引用時需要特别注意指針符号的使用和位置，容易産生混淆和錯誤。指針符号"*"有兩種用法，一是用于聲明指針類型，二是用于指針引用。下面是一個指針引用的例子：

int a = 10;
int *p = &a;
int b = *p; // *p表示取p指向的值，而不是取p的值           

在以上代碼中，變量b的值是10，因為*p表示取p指向的值，即取a的值。如果代碼中将“*p”寫成“p”，則會發生編譯錯誤。是以，在使用指針引用時，一定要注意指針符号的使用和位置。

int a = 10;
int *p = &a;
int b = p; // error: invalid conversion from ‘int*’ to ‘int’           

總之，指針是C語言中較為重要的部分，也是難點之一。使用指針時需時刻保持警惕，注意指針的初始化、釋放、避免指針的錯位等。讀者如果能夠深入地了解指針，掌握其中的注意點，那麼寫出高效且健壯的程式并不是難事。

難題

以下是一道面試題：

#include <stdio.h>

void change(int* a, int b){
    int *c = &b;
    a = c;
}

int main(){
    int a = 5;
    int b = 10;
    int *p = &a;
    change(p, b);
    printf("%d\n", *p);
    return 0;
}           

以上代碼的輸出結果是什麼？為什麼？請在評論區留言讨論。