大白话说一说C++指针的非法访问

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非法访问指针（access violation）的危害

非法访问指针的常见行为

1.野指针（wild pointer）

2.悬空指针（dangling pointer）

3.双重释放（double free）

4.越界访问（out-of-bounds access‌）

总结

• 非法访问指针（access violation）的危害

C++程序运行速度快，指针在这里面绝对是个大功臣，通过指针就能直接操作内存区域的数据，可以实现零开销抽象、零拷贝和高效数据结构。为了追求极致的运行速度，C++几乎舍弃了指针检查，如果每次访问指针都先检查指针是否合法，势必会影响程序的运行速度。C++太信任程序了，默认程序通过指针在访问合法的内存数据，也把指针检查交给了程序，但如果指针使用不当，就相当于给程序埋下了一颗定时炸弹，常见的非法访问指针也可以算是C++编程中的头等”罪行“，操作系统一旦发现这种行为，就算您写了Try-Catch来捕获异常，操作系统也会视而不见，生怕程序再闯出什么大祸，不会给程序改过自新的机会来继续运行，运气差点时，操作系统直接结束程序的生命，也就是软件崩溃或闪退，有时可能运气好点，操作系统没有立即出手，但不会影响程序的最终命运，操作系统终归会在某个时刻给程序判”死刑“并立即执行。

• 非法访问指针的常见行为

1.野指针（wild pointer）

野指针是代码中只定义但没有指向一块合法可用内存地址的指针，指针p的值不为空，而是一个”垃圾值“，这时使用if(p)来判断指针的合法性是无效的，如果对指针进行解引用操作，就会导致程序崩溃。大白话理解的话，就是小孩出生了，出生证都还没办呢，您就想去上户口，搞这搞那的。

#include <QApplication> #include <QDebug> int main(int argc, char *argv[]) { QApplication a(argc, argv); qDebug()<<"C++野指针测试"; // 只定义了指针，但指针没有指向一块合法和可用的内存区域 // p的值不为空，而是随机指向了一块它没有访问权限的内存区域，p的值是一个”垃圾地址“ int *p; if(p){ // 此处if判断不起作用，程序会对野指针执行解引用操作 // 野指针解引用触发未定义行为（Undefined Behavior, UB），一般都会导致程序立即闪退 *p = 10; } return a.exec(); }

程序运行截图

那如何预防野指针呢？

预防野指针的办法很简单，最简单的办法：定义的时候置空就可以了，动态分配内存后，再重新给它赋值即可。

#include <QApplication> #include <QDebug> int main(int argc, char *argv[]) { QApplication a(argc, argv); qDebug()<<"C++野指针测试"; int *p = nullptr; // 指针置空 if(p){ // 此处if判断不成立 *p = 10;// 此行代码不会执行 } return a.exec(); }

2.悬空指针（dangling pointer）

有些翻译也译作悬垂指针，悬空指针曾经指向了一块合法可用的内存区域，但被程序执行了free或delete操作，导致指针已经没有访问这块内存区域的权限了，但指针的值还是那块内存区域的地址。大白话理解的话，就是曾经有个合法的土地证，但后面那个土地证被注销了，您还想搬出那个旧证，准备在那块地盖房子，那就属于违建了。

#include <QApplication> #include <QDebug> int main(int argc, char *argv[]) { QApplication a(argc, argv); qDebug()<<"C++悬空指针测试"; int *p = new int(0); // 初始化指针，指针指向一块合法和可用的内存区域 if(p){ *p = 10; // 修改内存区域的数据 } qDebug()<<"打印p指向的内存区域的数据:"<<*p; delete p; // 释放p指向的内存区域 if(p){ *p = 20; // 修改内存区域的数据 qDebug()<<"打印p指向的内存区域的数据:"<<*p; } return a.exec(); }

程序运行截图

那如何预防悬空指针呢？

对于C++初学者，如果您不再需要使用这块内存区域，执行free或delete操作后，务必将指针置空，这是一个习惯，也是一条铁律，能帮助我们避免不必要的麻烦。等您学到C++的智能指针，使用智能指针和RAII几乎能避免绝大多数的悬空指针访问。

#include <QApplication> #include <QDebug> int main(int argc, char *argv[]) { QApplication a(argc, argv); qDebug()<<"C++悬空指针测试"; int *p = new int(0); // 初始化指针，指针指向一块合法和可用的内存区域 if(p){ *p = 10; // 修改内存区域的数据 } qDebug()<<"打印p指向的内存区域的数据:"<<*p; delete p; // 释放p指向的内存区域 p = nullptr; if(p){ *p = 20; // 修改内存区域的数据 qDebug()<<"打印p指向的内存区域的数据:"<<*p; } return a.exec(); }

3.双重释放（double free）

如果您对指针执行两次free或delete操作，就属于双重释放，这也是严令禁止的。双重释放也会导致未定义行为，一般也会导致程序直接结束。出现这种问题，比较常见的情况是违背了指针谁创建谁销毁的原则，例如在某个函数正常初始化了一个指针，但可能在多个函数都执行了释放操作。

#include <QApplication> #include <QDebug> int main(int argc, char *argv[]) { QApplication a(argc, argv); qDebug()<<"C++指针双重释放测试"; int *p = new int(0); // 初始化指针，指针指向一块合法和可用的内存区域 if(p){ *p = 10; // 修改内存区域的数据 } qDebug()<<"打印p指向的内存区域的数据:"<<*p; delete p; // 第一次释放p指向的内存区域 delete p;// 第二次释放p指向的内存区域 p = nullptr; if(p){ *p = 20; // 修改内存区域的数据 qDebug()<<"打印p指向的内存区域的数据:"<<*p; } return a.exec(); }

程序运行截图

那如何避免指针的双重释放呢？

初学者记住一个原则：指针谁创建谁释放，在主线程创建的由主线程释放，在子线程创建的由子线程释放，在模块A创建的由模块A释放。不是你负责的活，你不要去抢活干。释放资源后，指针务必置空；释放资源前，务必判断指针是否为空。养成这个好习惯，也能避免绝大部分的指针双重释放问题。

4.越界访问（out-of-bounds access‌）

越界访问是指针访问了不属于它的合法内存范围的数据，也是C++中严令禁止的高危行为。

指针越界访问在 C++ 中属于未定义行为，程序可能崩溃、产生错误结果，也可能看似正常运行，因此必须在编码阶段通过边界检查和工具检测来避免。

常见的越界访问有以下几种：

1.数组越界

int a[5] = {1,2,3,4,5}; int *p = a; p[5] = 10; // ❌ 越界（最大合法索引是 4） *(p + 6) = 20; // ❌ 越界

2.指针偏移越界

int arr[3] = {1,2,3}; int *p = arr + 3; // 指向末尾之后（允许） *p = 10; // ❌ 解引用越界

3.malloc或new之后的越界

int *p = new int[10]; p[10] = 5; // ❌ 越界

那如何避免指针越界访问呢？

避免指针越界访问比避免悬空指针访问要容易很多，关键是做好边界检查和条件判断，不是您能访问的内存区域千万不要随便访问。

有以下几种办法供您参考：

1.能用容器就别用裸指针

std::vector<int> v(10); v.at(i) = x; // 自动检查

2.明确长度，永远带边界判断

if (index >= 0 && index < size) { p[index] = x; }

3.指针遍历时写“死边界”

int *end = arr + len; for (int *p = arr; p < end; ++p) { ... }

4.工具检测（强烈推荐）

• 总结

C++程序中的非法访问指针几乎可以说是C++编程中最致命的问题，也是现代C++之前较难排查的问题，随着现代C++（11/14/17/20）发布，基本可以依靠智能指针、STL容器、RAII规则、程序逻辑检查（Code Review）、单元测试、工具检测来避免非法访问指针的问题。

Bjarne Stroustrup（C++ 之父）曾经说过：”资源管理是编写可靠软件的关键之一“，并将其视为当代 C++ 设计的核心原则。

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