從接觸 C 語(yǔ)言的第一天起指針就是繞不過(guò)去的一道坎。很多初學(xué)者會(huì)問(wèn)為什么要用指針直接用變量名不好嗎等學(xué)到后面又會(huì)遇到更難的問(wèn)題什么時(shí)候該用指針什么時(shí)候甚至要用到指針的指針這三個(gè)問(wèn)題基本覆蓋了指針學(xué)習(xí)的全部路徑但多數(shù)教程只講了“指針是什么”卻很少講“為什么”和“什么時(shí)候”。這篇文章就把這三個(gè)問(wèn)題掰開(kāi)揉碎講清楚結(jié)合我這些年寫(xiě) C/C 項(xiàng)目的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)把指針的使用場(chǎng)景、判斷標(biāo)準(zhǔn)、常見(jiàn)誤區(qū)和避坑技巧一次性說(shuō)透。這篇內(nèi)容適合正在學(xué) C/C 指針、被函數(shù)傳參搞懵、在鏈表和樹(shù)結(jié)構(gòu)里繞不清楚的讀者也適合已經(jīng)工作但偶爾在代碼評(píng)審里被問(wèn)到“這里為什么要用二級(jí)指針”的開(kāi)發(fā)者。我會(huì)先用生活化的類(lèi)比解釋指針存在的底層邏輯再給出可以“抄作業(yè)”的使用判斷清單最后把指針的指針、指針數(shù)組、函數(shù)指針這些高頻考點(diǎn)逐個(gè)拆解。1. 為什么必須有指針從“值傳遞”的困境說(shuō)起1.1 函數(shù)調(diào)用時(shí)的復(fù)制行為要理解指針存在的意義得先回到函數(shù)調(diào)用最基本的規(guī)則。在 C 語(yǔ)言里函數(shù)參數(shù)默認(rèn)是值傳遞也就是實(shí)參的值會(huì)被復(fù)制一份交給形參使用。函數(shù)內(nèi)部修改形參不會(huì)影響外面的實(shí)參。void modify(int x) { x 100; // 只修改了副本 } int main() { int a 10; modify(a); printf(%d\n, a); // 輸出 10a 沒(méi)有被修改 return 0; }這段代碼的結(jié)果是 10不是 100。很多初學(xué)者第一次看到這個(gè)輸出都會(huì)愣住心想“我不是已經(jīng)把 a 傳給函數(shù)了嗎為什么改了沒(méi)用”原因是函數(shù)拿到的是 a 的復(fù)印件你在復(fù)印件上畫(huà)了畫(huà)原件當(dāng)然不會(huì)變。這個(gè)背后是 C 語(yǔ)言的內(nèi)存模型局部變量存儲(chǔ)在棧上函數(shù)調(diào)用時(shí)會(huì)在棧上分配新的空間給參數(shù)。這個(gè)設(shè)計(jì)本身是為了安全和簡(jiǎn)單防止函數(shù)隨意篡改外部數(shù)據(jù)。但它帶來(lái)一個(gè)直接的問(wèn)題如果函數(shù)確實(shí)需要修改外部變量該怎么辦C 語(yǔ)言提供的答案就是指針。把變量的地址傳給函數(shù)函數(shù)通過(guò)地址去訪(fǎng)問(wèn)和修改原始的存儲(chǔ)單元。void modify(int *x) { *x 100; // 通過(guò)地址修改原變量 } int main() { int a 10; modify(a); printf(%d\n, a); // 輸出 100 return 0; }這就是指針的第一個(gè)核心價(jià)值突破值傳遞的限制實(shí)現(xiàn)對(duì)原始數(shù)據(jù)的直接操作。用生活里的話(huà)說(shuō)值傳遞是“把文件復(fù)印一份給你”指針是“把保險(xiǎn)柜的鑰匙給你”。鑰匙在你手上你能打開(kāi)保險(xiǎn)柜換里面的東西鑰匙本身只是地址不是數(shù)據(jù)本體。1.2 動(dòng)態(tài)內(nèi)存程序運(yùn)行時(shí)才能確定大小的數(shù)據(jù)第二個(gè)離不開(kāi)指針的場(chǎng)景是動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配。數(shù)組的長(zhǎng)度在編譯期就要確定但現(xiàn)實(shí)中很多數(shù)據(jù)的規(guī)模是運(yùn)行時(shí)才能知道的。用戶(hù)輸入了多少個(gè)數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)傳來(lái)多少字節(jié)的報(bào)文、配置文件里有多少個(gè)節(jié)點(diǎn)這些都不可能提前寫(xiě)死在代碼里。int n; scanf(%d, n); int *arr (int *)malloc(n * sizeof(int)); // 運(yùn)行時(shí)確定大小malloc 返回的是一塊堆內(nèi)存的起始地址也就是一個(gè)指針。沒(méi)有指針你就無(wú)法持有和操作這塊運(yùn)行期才申請(qǐng)的內(nèi)存。這也是為什么“萬(wàn)能指針”這個(gè)概念在 C 語(yǔ)言里這么重要——void* 可以接收任何類(lèi)型的地址配合類(lèi)型轉(zhuǎn)換就能寫(xiě)出通用的內(nèi)存操作函數(shù)?？赡苡腥藭?huì)問(wèn)為什么要用堆內(nèi)存不能在棧上用變長(zhǎng)數(shù)組嗎C99 確實(shí)支持變長(zhǎng)數(shù)組但棧空間非常有限在 Windows 下默認(rèn)通常是 1MB 左右Linux 下一般是 8MB。你要在運(yùn)行時(shí)申請(qǐng)幾十 MB 的緩沖區(qū)必須用堆必須用指針?，F(xiàn)代大型軟件動(dòng)輒需要 GB 級(jí)的內(nèi)存這些全部依賴(lài)于動(dòng)態(tài)分配和指針管理。1.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本單元鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)必須有指針再看數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的層面。數(shù)組是連續(xù)內(nèi)存你可以用下標(biāo)訪(fǎng)問(wèn)不需要指針。但鏈表、二叉樹(shù)、哈希表這些結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)之間是靠地址串聯(lián)的。每個(gè)節(jié)點(diǎn)里存一個(gè) next 指針指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)樹(shù)的節(jié)點(diǎn)里有指向左子樹(shù)和右子樹(shù)的指針。沒(méi)有指針鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)根本組織不起來(lái)。struct Node { int data; struct Node *next; };從這個(gè)角度看指針不只是“解決問(wèn)題的工具”更是表達(dá)“數(shù)據(jù)之間的關(guān)系”的語(yǔ)言。一個(gè)結(jié)構(gòu)體里的指針成員表達(dá)的是“這個(gè)東西和那個(gè)東西之間存在聯(lián)系”這一事實(shí)。你在閱讀源碼時(shí)看到一個(gè)結(jié)構(gòu)體里有幾個(gè)指針基本上就能猜出這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的拓?fù)湫螒B(tài)。1.4 性能與內(nèi)存布局的考量指針還能帶來(lái)性能上的優(yōu)勢(shì)。如果結(jié)構(gòu)體很大比如包含一個(gè) 1KB 的數(shù)組或者嵌套了很多成員按值傳遞需要在函數(shù)調(diào)用時(shí)完整復(fù)制一整個(gè)結(jié)構(gòu)體。復(fù)制 1KB 還行如果結(jié)構(gòu)體有幾百 KB 甚至更大每次函數(shù)調(diào)用都被迫復(fù)制一次程序性能會(huì)肉眼可見(jiàn)地下降還可能把?？臻g撐爆。改用指針傳遞函數(shù)調(diào)用時(shí)只需要復(fù)制一個(gè) 4 字節(jié)32 位系統(tǒng)或 8 字節(jié)64 位系統(tǒng)的地址開(kāi)銷(xiāo)小了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。這也是“什么時(shí)候該用指針”里最直接的一條判斷標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)體太大就傳指針。2. 什么時(shí)候該用指針一套可以落地判斷的清單2.1 需要修改函數(shù)外部變量時(shí)最典型的就是交換兩個(gè)變量的值。你要寫(xiě)一個(gè) swap 函數(shù)參數(shù)只能是指針?lè)駝t函數(shù)內(nèi)部交換的是副本外面紋絲不動(dòng)。void swap(int *a, int *b) { int temp *a; *a *b; *b temp; }這一條還可以推廣到更復(fù)雜的場(chǎng)景。比如你有一個(gè)配置結(jié)構(gòu)體需要在初始化函數(shù)里填值比如你在解析協(xié)議時(shí)需要把解析結(jié)果寫(xiě)回調(diào)用方的變量比如你在圖形界面程序里回調(diào)函數(shù)需要更新某個(gè)控件的數(shù)據(jù)。只要是“函數(shù)內(nèi)部修改外部數(shù)據(jù)”就需要指針。這里要注意區(qū)分 C 和 C 的區(qū)別。C 里多了引用reference也能實(shí)現(xiàn)同樣的效果而且語(yǔ)法更友好。但在 C 語(yǔ)言里沒(méi)有引用只能用指針。這也是為什么 C 語(yǔ)言的面試題里“為什么函數(shù)參數(shù)要用指針”幾乎必考。2.2 結(jié)構(gòu)體等大對(duì)象作為參數(shù)傳遞時(shí)前面提到大結(jié)構(gòu)體拷貝開(kāi)銷(xiāo)巨大這里給出一個(gè)更具體的判斷標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)你的結(jié)構(gòu)體大小超過(guò)兩個(gè)指針的大小16 字節(jié)左右時(shí)傳指針通常就比傳值劃算了。struct LargeConfig { char name[256]; int values[64]; double weights[32]; };寫(xiě)函數(shù)時(shí)用const struct LargeConfig *cfg作為形參既能避免復(fù)制又能通過(guò) const 保證函數(shù)不會(huì)修改原始數(shù)據(jù)。這是一個(gè)很值得推薦的習(xí)慣能加 const 的指針參數(shù)一定要加它能防止很多低級(jí)錯(cuò)誤也讓函數(shù)的意圖更清晰。除了避免拷貝傳指針還有一個(gè)額外的好處函數(shù)內(nèi)部可以修改結(jié)構(gòu)體的部分字段并通過(guò)返回值表示操作是否成功。比如int load_config(const char *path, struct LargeConfig *out);這個(gè)函數(shù)把解析結(jié)果寫(xiě)入 out 指向的結(jié)構(gòu)體返回 0 表示成功返回負(fù)數(shù)表示失敗。這種“返回值用于狀態(tài)、指針參數(shù)用于輸出數(shù)據(jù)”的模式在 C 語(yǔ)言工程里非常常見(jiàn)也符合直覺(jué)調(diào)用者可以繼續(xù)使用原有的結(jié)構(gòu)體變量不需要處理臨時(shí)對(duì)象的拷貝。2.3 可選參數(shù)與“空值”語(yǔ)義C 語(yǔ)言沒(méi)有默認(rèn)參數(shù)也沒(méi)有 std::optionalC17 才有。如果你希望一個(gè)參數(shù)是可選的或者希望函數(shù)能接受“沒(méi)有這個(gè)值”的情況指針是最自然的表達(dá)方式。調(diào)用者可以傳一個(gè)有效的地址也可以傳 NULL函數(shù)內(nèi)部通過(guò)判斷空指針來(lái)區(qū)分兩種場(chǎng)景。Linux 的 read 函數(shù)就是這樣。它返回實(shí)際讀取的字節(jié)數(shù)如果到達(dá)文件末尾返回 0。有些場(chǎng)景下緩沖區(qū)可以為 NULL配合 stat 之類(lèi)調(diào)用可以只查看文件信息。再比如很多 C 庫(kù)的初始化接口最后一個(gè)參數(shù)允許傳 NULL表示使用默認(rèn)配置。這種“用 NULL 表達(dá)不存在”的用法讓指針承擔(dān)了語(yǔ)義功能。但相應(yīng)的函數(shù)內(nèi)部必須先檢查空指針再解引用否則就會(huì)觸發(fā)段錯(cuò)誤也就是熱搜詞里反復(fù)出現(xiàn)的“空指針”問(wèn)題。2.4 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行時(shí)多態(tài)當(dāng)你使用鏈表、樹(shù)、哈希表這些結(jié)構(gòu)時(shí)節(jié)點(diǎn)必須是指針。有些場(chǎng)景哪怕可以用數(shù)組用指針也更靈活。比如實(shí)現(xiàn)一個(gè)對(duì)象池預(yù)分配一塊連續(xù)內(nèi)存然后用 free list 把空閑節(jié)點(diǎn)串起來(lái)這種設(shè)計(jì)在游戲引擎和嵌入式系統(tǒng)中很常見(jiàn)核心就是指針操作。C 語(yǔ)言里實(shí)現(xiàn)多態(tài)也是靠指針用一個(gè)結(jié)構(gòu)體指針指向不同的具體結(jié)構(gòu)體通過(guò)函數(shù)指針表來(lái)模擬虛函數(shù)。Linux 內(nèi)核里的 file_operations、字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)、很多嵌入式框架都是這個(gè)套路。比如struct file_operations { ssize_t (*read)(struct file *, char __user *, size_t, loff_t *); ssize_t (*write)(struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *); };這個(gè)表里全是函數(shù)指針不同的驅(qū)動(dòng)填充不同的實(shí)現(xiàn)上層統(tǒng)一調(diào)用。指針在這里是“抽象”的載體是 C 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο笏枷氲幕A(chǔ)。2.5 什么時(shí)候不應(yīng)該用指針指針不是用得越多越好。如果你只是傳一個(gè) int、double、char 這種內(nèi)置類(lèi)型根本沒(méi)必要用指針值傳遞的開(kāi)銷(xiāo)可以忽略不計(jì)。如果你用 C并且函數(shù)不需要修改外部對(duì)象優(yōu)先用 const 引用需要修改時(shí)才用非 const 引用。指針更適合表達(dá)“可選”和“動(dòng)態(tài)生命周期”。另外盡量不要用指針去指一個(gè)棧上的局部變量然后返回出去這是經(jīng)典的“懸空指針”錯(cuò)誤。局部變量在函數(shù)返回后就失效了返回其地址只會(huì)留下一個(gè)無(wú)法預(yù)測(cè)的運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤。如果你需要從函數(shù)返回一塊內(nèi)存正確做法是使用 malloc 在堆上分配或者由調(diào)用方傳入緩沖區(qū)。3. 什么時(shí)候該用指針的指針從“修改指針本身”說(shuō)起3.1 在函數(shù)內(nèi)部修改指針變量理解了一級(jí)指針二級(jí)指針就容易了。記住一個(gè)最根本的判斷標(biāo)準(zhǔn)如果函數(shù)需要修改“指針變量本身”的值而不僅僅是“指針指向的數(shù)據(jù)”你就需要指針的指針。舉個(gè)例子。寫(xiě)一個(gè)函數(shù)在鏈表的頭部插入一個(gè)節(jié)點(diǎn)void insert_head(struct Node **head, int data) { struct Node *new_node (struct Node *)malloc(sizeof(struct Node)); new_node-data data; new_node-next *head; *head new_node; }這里*head是原來(lái)的頭指針函數(shù)把新節(jié)點(diǎn)的 next 指向原來(lái)的頭然后修改*head讓它指向新節(jié)點(diǎn)。如果參數(shù)只傳一級(jí)指針struct Node *head函數(shù)內(nèi)部修改head只是改了形參的拷貝調(diào)用方的頭指針不會(huì)變鏈表就“斷了”。這個(gè)例子完美詮釋了二級(jí)指針的用法你用一級(jí)指針去修改“指針指向的內(nèi)容”但當(dāng)你需要修改“指針本身”時(shí)必須再往上一層傳指針的地址。這正是“指針的指針”存在的意義。3.2 輸出參數(shù)在函數(shù)中分配內(nèi)存并返回還有一種常見(jiàn)場(chǎng)景函數(shù)內(nèi)部需要分配一塊內(nèi)存然后把這個(gè)內(nèi)存的地址交給調(diào)用方。比如一個(gè)讀取文件內(nèi)容的函數(shù)int read_file(const char *path, char **content) { FILE *fp fopen(path, rb); if (!fp) return -1; fseek(fp, 0, SEEK_END); long size ftell(fp); fseek(fp, 0, SEEK_SET); char *buf (char *)malloc(size 1); if (!buf) { fclose(fp); return -2; } size_t read_size fread(buf, 1, size, fp); buf[read_size] \0; fclose(fp); *content buf; // 把分配的內(nèi)存地址回傳給調(diào)用方 return (int)read_size; }調(diào)用方這樣寫(xiě)char *data NULL; int len read_file(config.ini, data); if (len 0) { // 使用 data free(data); }為什么這里必須用二級(jí)指針因?yàn)楹瘮?shù)要把 malloc 得到的地址寫(xiě)回調(diào)用方的變量 data。在函數(shù)內(nèi)部data 本身是一個(gè)指針變量函數(shù)要修改這個(gè)指針變量的值就需要指向這個(gè)指針變量的指針也就是 char**。這和鏈表插入頭節(jié)點(diǎn)是同一個(gè)原理只是形象一點(diǎn)說(shuō)你要換掉鑰匙本身就得知道放鑰匙的抽屜在哪。3.3 字符串?dāng)?shù)組與二維字符數(shù)組熱搜詞里出現(xiàn)了“指針數(shù)組存放字符串”和“字符串?dāng)?shù)組指針”這兩個(gè)概念經(jīng)常被搞混而它們往往和二級(jí)指針直接相關(guān)。先看指針數(shù)組它本身是一個(gè)數(shù)組數(shù)組里的每個(gè)元素都是 char*char *names[] {Alice, Bob, Cindy};這個(gè)數(shù)組名 names 的類(lèi)型是 char**。你可以把它傳給這樣的函數(shù)void print_all(char **arr, int count) { for (int i 0; i count; i) { printf(%s\n, arr[i]); } }這里的 char** 就是指針的指針arr 指向數(shù)組的第一個(gè)元素第一個(gè)元素又是一個(gè) char*指向?qū)嶋H的字符串。很多人會(huì)把char *names[]和char names[][10]搞混。前者是“存放指針的數(shù)組”每個(gè)元素占用一個(gè)指針的大小字符串可以長(zhǎng)短不一后者是“二維字符數(shù)組”每一行都是一個(gè)定長(zhǎng)的字符數(shù)組必須提前指定列數(shù)。什么時(shí)候用哪種如果你要存儲(chǔ)一組長(zhǎng)短不一的字符串而且內(nèi)容基本固定用指針數(shù)組如果你需要頻繁修改每個(gè)字符串的內(nèi)容且長(zhǎng)度受控用二維字符數(shù)組。熱搜里那個(gè)“指針數(shù)組存放字符串”的場(chǎng)景指的就是前一種。3.4 動(dòng)態(tài)分配二維數(shù)組申請(qǐng)一個(gè)動(dòng)態(tài)的二維數(shù)組很多人會(huì)寫(xiě)成int **matrix (int **)malloc(rows * sizeof(int *)); for (int i 0; i rows; i) { matrix[i] (int *)malloc(cols * sizeof(int)); }這也是典型的二級(jí)指針應(yīng)用場(chǎng)景。matrix 是一個(gè) int**先分配一個(gè)“指針的數(shù)組”每個(gè)元素再指向一整行數(shù)據(jù)。這種做法的好處是每一行可以在不同的內(nèi)存位置行與行之間不必連續(xù)壞處是多次 malloc 容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片釋放時(shí)也要逐行 free容易漏。還有另一種做法是分配一整塊連續(xù)內(nèi)存然后手動(dòng)計(jì)算偏移int *data (int *)malloc(rows * cols * sizeof(int)); #define AT(i, j) data[(i) * cols (j)]這種做法在圖像處理、矩陣運(yùn)算這類(lèi)對(duì)性能敏感的場(chǎng)景更常見(jiàn)。它在物理上是一維數(shù)組但邏輯上是二維的。連續(xù)內(nèi)存對(duì)緩存更友好訪(fǎng)問(wèn)速度更快也只需要一次 free。我個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)是數(shù)據(jù)量小用二級(jí)指針的寫(xiě)法邏輯直觀(guān)數(shù)據(jù)量大、性能要求高優(yōu)先用連續(xù)內(nèi)存加下標(biāo)計(jì)算。3.5 什么時(shí)候不該用指針的指針二級(jí)指針不是萬(wàn)能的很多場(chǎng)景用一級(jí)指針加返回值就能解決用二級(jí)指針?lè)炊黾永斫獬杀尽１热绾瘮?shù)需要返回一個(gè)指針你完全可以直接返回它c(diǎn)har *create_buffer(size_t size) { return (char *)malloc(size); }這樣調(diào)用方直接賦值即可不需要二級(jí)指針。只有當(dāng)函數(shù)既要返回狀態(tài)碼又需要回傳一個(gè)指針時(shí)才需要二級(jí)指針。如果你已經(jīng)在用 C優(yōu)先用引用替代二級(jí)指針比如char *content語(yǔ)義更清晰。當(dāng)然引用不能指向空也不能改變指向?qū)ο笏浴靶枰硎究罩羔槨睍r(shí)仍然要用二級(jí)指針。4. 高頻考點(diǎn)的坑與避坑技巧4.1 指針變量和數(shù)組名的微妙關(guān)系數(shù)組名在很多語(yǔ)境下會(huì)隱式轉(zhuǎn)換為指向首元素的指針這個(gè)機(jī)制讓很多人踩坑。比如int arr[5] {1, 2, 3, 4, 5}; int *p arr; // 相當(dāng)于 int *p arr[0];但要注意arr 本身并不是指針。sizeof(arr)得到的是整個(gè)數(shù)組的字節(jié)數(shù)20而sizeof(p)只有指針大小4 或 8。數(shù)組名在某些操作符sizeof、、字符串字面量初始化下不會(huì)退化為指針。理解這個(gè)區(qū)別能避免很多看似莫名其妙的結(jié)果。熱搜里“指針賦值”和“指針數(shù)組”經(jīng)常一起出現(xiàn)本質(zhì)都是在討論“數(shù)組和指針在賦值過(guò)程中的轉(zhuǎn)換規(guī)則”。我總結(jié)一個(gè)簡(jiǎn)單的記憶方法數(shù)組名在大多數(shù)表達(dá)式中會(huì)“變”成首元素地址但它本身有數(shù)組的類(lèi)型不是變量不能做arr這樣的操作。如果函數(shù)形參寫(xiě)成int *arr或int arr[]它們?cè)?C 語(yǔ)言里完全等價(jià)因?yàn)榫幾g器會(huì)默認(rèn)把數(shù)組形參調(diào)整成指針。4.2 頂層 const 與底層 const 的賦值問(wèn)題熱搜詞里有一條“頂層指針和底層指針可以相互賦值嗎”這里應(yīng)該指的是 C 中頂層 const 和底層 const 的概念。C 的 const 修飾指針有兩種含義const int *p1; // 底層 constp1 指向的內(nèi)容不能被修改 int *const p2; // 頂層 constp2 本身不能被修改指向別處規(guī)則是允許在賦值時(shí)添加底層 const但頂層 const 在拷貝時(shí)會(huì)被忽略。因此你不能把一個(gè)const int*賦值給int*那樣就等于放開(kāi)了“內(nèi)容不能改”的限制編譯器不允許但可以把int*賦值給const int*這是安全的擴(kuò)權(quán)操作。這個(gè)知識(shí)點(diǎn)經(jīng)常在面試?yán)锟急举|(zhì)上是在問(wèn)你是否理解 const 指針在“指針本身”和“指針指向的數(shù)據(jù)”兩個(gè)維度上的含義。我個(gè)人建議寫(xiě)代碼時(shí)默認(rèn)使用const int *這樣底層 const 的寫(xiě)法除非確實(shí)需要指針本身不可變。這樣可以給讀代碼的人傳遞更多信息也讓編譯器幫你檢查出更多潛在錯(cuò)誤。4.3 野指針、空指針與懸空指針的區(qū)別這幾個(gè)概念看起來(lái)像但背后完全不同空指針值為 NULL 的指針沒(méi)有指向任何有效對(duì)象。對(duì)空指針解引用會(huì)崩潰或產(chǎn)生未定義行為。野指針指針變量本身沒(méi)有被初始化里面是隨機(jī)值。它可能“恰好”指向某個(gè)內(nèi)存位置也可能完全不合法。用野指針比用空指針更危險(xiǎn)因?yàn)閱?wèn)題不一定立刻暴露。懸空指針指針曾經(jīng)指向一塊合法內(nèi)存但內(nèi)存已經(jīng)被釋放了free 之后沒(méi)有把指針置空或者函數(shù)返回了局部變量的地址。避免野指針最有效的辦法是定義指針時(shí)立即初始化哪怕是int *p NULL;。避免懸空指針最有效的方法是free 之后馬上把指針置為 NULL并且養(yǎng)成良好的習(xí)慣函數(shù)返回局部變量地址這種事永遠(yuǎn)不要做。熱搜詞里的“timer執(zhí)行查詢(xún)是報(bào)空指針”就是運(yùn)行時(shí)最常見(jiàn)的錯(cuò)誤類(lèi)型之一。排查這類(lèi)問(wèn)題的思路是先確認(rèn)指針在哪個(gè)操作上觸發(fā)了解引用再回溯它是否被正確初始化、是否在生命周期內(nèi)被提前釋放、是否有函數(shù)返回了無(wú)效地址。用 GDB 在崩潰點(diǎn)打印指針的值通常很快就能定位。4.4 函數(shù)指針與指針函數(shù)別把名字搞混熱搜詞“c語(yǔ)言 函數(shù)指針 指針函數(shù)”實(shí)際上是兩個(gè)不同的概念。指針函數(shù)是“返回值為指針的函數(shù)”比如char *get_name()函數(shù)指針是“指向函數(shù)的指針變量”比如int (*handler)(int)。區(qū)分方法很簡(jiǎn)單看星號(hào)和括號(hào)的位置。函數(shù)指針在 C 語(yǔ)言里用途極廣回調(diào)函數(shù)、信號(hào)處理、命令分發(fā)表、多態(tài)實(shí)現(xiàn)。C 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的 qsort 就接收一個(gè)函數(shù)指針作為比較器int cmp_int(const void *a, const void *b) { return *(int *)a - *(int *)b; } qsort(arr, n, sizeof(int), cmp_int);這里函數(shù)的參數(shù)和返回值都是 void*也就是“萬(wàn)能指針”。這種設(shè)計(jì)讓 qsort 能對(duì)任意類(lèi)型的數(shù)據(jù)排序用類(lèi)型轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)泛型。這也是“萬(wàn)能指針”的核心用法它放棄了類(lèi)型信息換取通用性代價(jià)是編譯器無(wú)法幫你檢查類(lèi)型安全。所以在使用 void* 時(shí)務(wù)必在注釋里寫(xiě)清楚實(shí)際類(lèi)型并在轉(zhuǎn)換時(shí)多加小心。4.5 智能指針C 里的“指針救星”如果你的項(xiàng)目用的是 C那現(xiàn)代 C 提供的智能指針可以解決很多手動(dòng) malloc/free 帶來(lái)的麻煩。std::unique_ptr 是獨(dú)占所有權(quán)std::shared_ptr 是共享所有權(quán)配合 std::weak_ptr 可以避免循環(huán)引用。智能指針的底層實(shí)現(xiàn)其實(shí)離不開(kāi)裸指針和引用計(jì)數(shù)。unique_ptr 內(nèi)部保存一個(gè)裸指針析構(gòu)時(shí)自動(dòng) deleteshared_ptr 除了裸指針還有一個(gè)控制塊記錄引用計(jì)數(shù)。理解裸指針的原理再去看智能指針的源碼就會(huì)覺(jué)得一切都是順理成章的。但智能指針也不是萬(wàn)能藥。寫(xiě)回調(diào)時(shí)如果捕獲了 shared_ptr 的 this可能延長(zhǎng)對(duì)象生命周期共享所有權(quán)設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生循環(huán)引用導(dǎo)致內(nèi)存泄漏某些嵌入式環(huán)境、某些不允許異常的場(chǎng)景智能指針并不適用。我的建議是默認(rèn)使用 unique_ptr需要共享時(shí)才考慮 shared_ptr能不用裸指針就不用裸指針。但前提是你得先懂裸指針?lè)駝t智能指針的很多行為你根本解釋不了。5. 把指針?biāo)季S融入日常編碼指針的真正難點(diǎn)不在語(yǔ)法而在于建立“間接層”的思維方式。一個(gè)指針就是一層“間接”指針的指針就是兩層“間接”。每多一層表達(dá)能力更強(qiáng)但理解和調(diào)試的難度也更高。寫(xiě)代碼時(shí)多問(wèn)自己一句這里需要修改的是“數(shù)據(jù)”還是“指針本身”答案會(huì)直接告訴你該用一級(jí)還是二級(jí)指針。排查指針相關(guān) bug 時(shí)我習(xí)慣先畫(huà)一張簡(jiǎn)單的內(nèi)存草圖哪些變量在棧上哪些在堆上哪些指針指向哪里哪個(gè)指針可能失效。把內(nèi)存關(guān)系畫(huà)清楚了90% 的指針問(wèn)題都能一眼看出原因。這個(gè)習(xí)慣看起來(lái)原始但比盲目加打印高效得多。從學(xué)習(xí)路徑上說(shuō)先把數(shù)組、變量?jī)?nèi)存布局這些基礎(chǔ)打牢再動(dòng)手實(shí)現(xiàn)一個(gè)鏈表、寫(xiě)一個(gè)字符串處理函數(shù)、用函數(shù)指針做一個(gè)小型命令分發(fā)器每個(gè)環(huán)節(jié)都親手寫(xiě)一遍。指針這東西沒(méi)有捷徑踩過(guò)坑就懂了寫(xiě)得多自然就熟了。希望這篇文章能幫你把“為什么要用指針”和“什么時(shí)候用”這兩件事徹底想明白后續(xù)遇到任何涉及指針的代碼都能心里有底。