将数据复制/扫描/读取到未初始化指针时发生崩溃或"分段错误"

Question

这个问题可以作为所有常见问题的参考:

当我将数据复制/扫描到未初始化指针所指向的地址时,为什么会出现神秘崩溃或"分段错误"？

例如:

char* ptr;
strcpy(ptr, "hello world"); // crash here!

要么

char* ptr;
scanf("%s", ptr); // crash here!

Answer 1

指针是一种特殊类型的变量,它只能包含另一个变量的地址.它不能包含任何数据.你不能"将数据复制/存储到指针" - 这没有任何意义.您只能设置指针指向其他位置分配的数据.

这意味着为了使指针有意义,它必须始终指向有效的内存位置.例如,它可以指向堆栈上分配的内存:

{
  int data = 0;
  int* ptr = &data;
  ...
}

或者在堆上动态分配的内存:

int* ptr = malloc(sizeof(int));

在初始化之前使用指针始终是一个错误.它还没有指向有效的内存.

这些示例都可能导致程序崩溃或其他类型的意外行为,例如"分段错误":

/*** examples of incorrect use of pointers ***/

// 1.
int* bad;
*bad = 42;

// 2.
char* bad;
strcpy(bad, "hello");

相反,您必须确保指针指向(足够)分配的内存:

/*** examples of correct use of pointers ***/

// 1.
int var;
int* good = &var;
*good = 42;

// 2.
char* good = malloc(5 + 1); // allocates memory for 5 characters *and*  the null terminator
strcpy(good, "hello");

请注意,您也可以将指针设置为指向明确定义的"无处",指向它NULL.这使它成为一个空指针,这是一个保证不指向任何有效内存的指针.这与将指针完全取消初始化不同.

int* p1 = NULL; // pointer to nowhere
int* p2;        // uninitialized pointer, pointer to "anywhere", cannot be used yet

但是,如果您尝试访问空指针指向的内存,则可能会遇到与使用未初始化指针时类似的问题:崩溃或分段错误.在最好的情况下,您的系统会注意到您尝试访问地址null,然后抛出"空指针异常".

空指针异常错误的解决方案是相同的:在使用之前,必须将指针设置为指向有效内存.

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