C 中的函数和内存：在堆上分配内存

Question

int* secondary_function(){
  int integer_var = 23;
  return &integer_var;}
int main(){
    int *integer_var_pointer = secondary_function();}

以上代码有什么问题？

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

在提供的 C++ 代码示例中，存在的主要问题是局部变量的生命周期与返回引用之间的冲突。具体来说，在secondary_function函数中定义的integer_var是一个局部变量，其存储在栈上，当函数执行完毕后，这个局部变量就会被销毁。然而，函数返回的是指向这个局部变量的指针，这导致在main函数中获取的指针实际上指向了一个已经不存在的内存位置。

这种行为被称为悬挂指针（dangling pointer），当尝试通过这个指针访问数据时，程序可能会表现出未定义行为，包括崩溃、随机结果或数据损坏。

为了解决这个问题，可以考虑在堆上分配内存，因为堆上的内存直到显式地被释放前都是有效的。以下是修改后的代码示例：

#include <iostream>

int* secondary_function(){
  int *integer_var = new int(23); // 使用 new 在堆上分配内存，并初始化
  return integer_var;}

int main(){
    int *integer_var_pointer = secondary_function();
    
    // 使用前检查指针是否非空
    if(integer_var_pointer != nullptr){
        std::cout << "Value: " << *integer_var_pointer << std::endl;
    }
    
    delete integer_var_pointer; // 记得释放堆上分配的内存
    return 0;
}

在这个版本中，secondary_function使用new操作符在堆上分配了内存，并将新创建的整数对象的地址返回给调用者。在main函数中，我们首先检查返回的指针是否有效，然后使用它并最终调用delete操作符来释放之前分配的内存，防止内存泄漏。

值得注意的是，对于更复杂的资源管理，使用智能指针（如std::unique_ptr或std::shared_ptr）可以提供更好的安全性和自动内存管理，从而避免手动调用new和delete可能带来的错误。例如：

#include <iostream>
#include <memory>

std::unique_ptr<int> secondary_function(){
  return std::make_unique<int>(23);}

int main(){
    auto integer_var_pointer = secondary_function();
    
    std::cout << "Value: " << *integer_var_pointer << std::endl;
    
    return 0;
}

在这个例子中，std::unique_ptr会自动管理内存，当integer_var_pointer超出作用域时，它所持有的资源将被自动释放，无需手动调用delete。