本文較為詳盡的講述了C語言的迷途指針，分析了其概念、原理與檢測(cè)方法。分享給大家供大家參考。具體如下：

一般來說，在計(jì)算機(jī)編程領(lǐng)域中，迷途指針，或稱懸空指針、野指針，指的是不指向任何合法的對(duì)象的指針。

當(dāng)所指向的對(duì)象被釋放或者收回，但是對(duì)該指針沒有作任何的修改，以至于該指針仍舊指向已經(jīng)回收的內(nèi)存地址，此情況下該指針便稱迷途指針。若操作系統(tǒng)將這部分已經(jīng)釋放的內(nèi)存重新分配給另外一個(gè)進(jìn)程，而原來的程序重新引用現(xiàn)在的迷途指針，則將產(chǎn)生無法預(yù)料的后果。因?yàn)榇藭r(shí)迷途指針?biāo)赶虻膬?nèi)存現(xiàn)在包含的已經(jīng)完全是不同的數(shù)據(jù)。通常來說，若原來的程序繼續(xù)往迷途指針?biāo)赶虻膬?nèi)存地址寫入數(shù)據(jù)，這些和原來程序不相關(guān)的數(shù)據(jù)將被損壞，進(jìn)而導(dǎo)致不可預(yù)料的程序錯(cuò)誤。這種類型的程序錯(cuò)誤，不容易找到問題的原因，通常會(huì)導(dǎo)致段錯(cuò)誤(Linux系統(tǒng)中)和一般保護(hù)錯(cuò)誤（Windows系統(tǒng)中）。如果操作系統(tǒng)的內(nèi)存分配器將已經(jīng)被覆蓋的數(shù)據(jù)區(qū)域再分配，就可能會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

某些編程語言允許未初始化的指針的存在，而這類指針即為野指針。野指針?biāo)鶎?dǎo)致的錯(cuò)誤和迷途指針非常相似，但野指針的問題更容易被發(fā)現(xiàn)。

迷途指針的成因

在很多編程語言中（如C語言）從內(nèi)存中刪除一個(gè)對(duì)象或者返回時(shí)刪除棧幀后，并不會(huì)改變相關(guān)的指針的值。該指針仍然指向原來的內(nèi)存地址，即使引用已經(jīng)刪除，現(xiàn)在也可能已經(jīng)被其它進(jìn)程使用了。

一個(gè)直接的例子，如下所示:

{
  char *cp = NULL;
  /* ... */
  {
    char c;
    cp = &c;
  } /* c falls out of scope */     
   /* cp is now a dangling pointer */
}

上述問題的解決方法是在該部分程序退出之前立即給CP賦0值(NULL)。另一個(gè)辦法是保證CP在沒有初始化之前，將不再被使用。

迷途指針經(jīng)常出現(xiàn)在混雜使用malloc() 和 free() 庫調(diào)用: 當(dāng)指針指向的內(nèi)存釋放了，這時(shí)該指針就是迷途的。和前面的例子一樣，一個(gè)避免這個(gè)錯(cuò)誤的方法是在釋放它的引用后將該指針的值重置為NULL，如下所示：

#include <stdlib.h>
{
  char *cp = malloc ( A_CONST );
  /* ... */
  free ( cp );   /* cp 現(xiàn)在變成了一個(gè)懸空指針 */
  cp = NULL;    /* cp 現(xiàn)在不是懸空了 */
  /* ... */
}

有個(gè)常見的錯(cuò)誤是當(dāng)返回一個(gè)基于棧分配的局部變量的地址時(shí)，一旦調(diào)用的函數(shù)返回，分配給這些變量的空間將被回收，此時(shí)它們擁有的是"垃圾值"。

int * func ( void )
{
  int num = 1234;
  /* ... */
  return #
}

在調(diào)用func之后一段時(shí)間，嘗試從該指針中讀取num的值，可能仍然能夠返回正確的值(1234)，但是任何接下來的函數(shù)調(diào)用會(huì)覆蓋原來的棧為num分配的空間。這時(shí)，再從該指針讀取num的值就不正確了。如果要使一個(gè)指向num的指針都返回正確的num值，則需要將該變量聲明為static。

野指針的產(chǎn)生

野指針指的是還沒有初始化的指針。嚴(yán)格地說，編程語言中每個(gè)指針在初始化前都是野指針。

一般于未初始化時(shí)便使用指針就會(huì)產(chǎn)生問題。大多數(shù)的編譯器都能檢測(cè)到這一問題并警告用戶。

int f(int i)
{
  char* cp;  //cp 是野指針
  static char* scp; //scp 不是野指針，靜態(tài)變量自動(dòng)初始化為0并保留它們的值
//使用這種特征可能被認(rèn)為壞的編程風(fēng)格
}

迷途指針導(dǎo)致的安全漏洞

如同緩存溢出錯(cuò)誤，迷途指針/野指針這類錯(cuò)誤經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致安全漏洞。 例如，如果一個(gè)指針用來調(diào)用一個(gè)虛函數(shù)，由于vtable指針被覆蓋了，因此可能會(huì)訪問一個(gè)不同的地址(指向被利用的代碼)。或者，如果該指針用來寫入內(nèi)存，其它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就有可能損壞了。一旦該指針成為迷途指針，即使這段內(nèi)存是只讀的，仍然會(huì)導(dǎo)致信息的泄露(如果感興趣的數(shù)據(jù)放在下一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)里面，恰好分配在這段內(nèi)存之中)或者訪問權(quán)限的增加(如果現(xiàn)在不可使用的內(nèi)存恰恰被用來安全檢測(cè)).

避免迷途指針的錯(cuò)誤

避免迷途指針，有一種受歡迎的方法——即使用智能指針（Smart pointer）。智能指針使用引用計(jì)數(shù)來回收對(duì)象。一些其它的技術(shù)包括tombstone法和locks-and-keys法。

另外，可以使用 DieHard 內(nèi)存分配器，它虛擬消除了類似其它內(nèi)存錯(cuò)誤(不合法或者兩次釋放內(nèi)存)的迷途指針錯(cuò)誤。

還有一種辦法是貝姆垃圾收集器，一種保守的垃圾回收方法，能夠替代C和C++中標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存分配函數(shù)。這種方法完全消除了迷途指針的錯(cuò)誤，通過去除內(nèi)存釋放的函數(shù)代之以垃圾回收器完成對(duì)象的回收。

像Java語言，迷途指針這樣的錯(cuò)誤是不會(huì)發(fā)生的，因?yàn)镴ava中沒有明確地重新分配內(nèi)存的機(jī)制。而且垃圾回收器只會(huì)在對(duì)象的引用數(shù)為零時(shí)重新分配內(nèi)存。

迷途指針的檢測(cè)

為了能發(fā)現(xiàn)迷途指針，一種普遍的編程技術(shù)——一旦指針指向的內(nèi)存空間被釋放，就立即把該指針置為空指針或者為一個(gè)非法的地址。當(dāng)空指針被重新引用時(shí)，此時(shí)程序?qū)?huì)立即停止，這將避免數(shù)據(jù)損壞或者某些無法預(yù)料的后果。這將使接下來的編程過程產(chǎn)生的錯(cuò)誤變得容易發(fā)現(xiàn)和解決了。這種技術(shù)在該指針有多個(gè)復(fù)制時(shí)就無法起到應(yīng)有的作用了。

一些調(diào)試器會(huì)自動(dòng)地用特定的模式來覆蓋已經(jīng)釋放的數(shù)據(jù)，如0xDEADBEEF (Microsoft's Visual C/C++ 調(diào)試器，例如，根據(jù)哪種類型被釋放采用 0xCC，0xCD 或者 0xDD)。這種方法通過將數(shù)據(jù)無用化，來防止已經(jīng)釋放的數(shù)據(jù)重新被使用。這種方法的作用是非常顯著的 (該模式可以幫助程序來區(qū)分哪些內(nèi)存是剛剛釋放的)。

某些工具，如Valgrind， Mudflap或者 LLVM可以用來檢測(cè)迷途指針的使用。

總的來說，迷途指針對(duì)C程序安全性影響巨大，是C程序員必須謹(jǐn)慎處理的一個(gè)問題。相信本文所述對(duì)大家C程序設(shè)計(jì)有一定的借鑒價(jià)值。

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