堆栈问题：指针指向函数（堆栈）内的变量

Question

在函数中定义的变量是在堆栈上创建的。然后，当函数调用完成时，变量因堆栈入/出而消失。

以下代码正在传递一个数据结构

typedef struct
{
    test_out_t  output;
    test_in_t   input;
} message_t;

typedef struct
{
    uint8_t    len;
    uint8_t*   data_out;
} test_out_t;

typedef struct
{
    uint8_t    len;
    uint8_t*   data_in;
} test_in_t;

函数调用是 无效测试(message_t *msg);

在函数中，我定义了一个数组，并将指针指向这个数组（内存位置）。但是，当函数调用完成时，我希望指针指向值变为未确定/零，因为堆栈变量已经消失。

但是，如果我在函数内部调用 printf()，它仍然具有堆栈变量的值。

使用以下代码，msg.output.data_out 包含在函数中创建的数组的值。

如果注释掉 test() 中的 printf。 msg.output.data_out 全部为零。

    #include <stdio.h>
    #include <stdint.h>
    #include <string.h>

#define DATA_SIZE   (8)


typedef struct
{
    uint8_t    len;
    uint8_t*   data_out;
} test_out_t;

typedef struct
{
    uint8_t    len;
    uint8_t*   data_in;
} test_in_t;

typedef struct
{
    test_out_t  output;
    test_in_t   input;
} message_t;



void test(message_t *msg);



void test(message_t *msg)
{
    uint8_t  stackdata[DATA_SIZE];
    memset(stackdata, 0, DATA_SIZE);
    for (int i=0; i<DATA_SIZE; i++)
      stackdata[i] = i+1;

    msg->output.len = DATA_SIZE;
    msg->output.data_out = stackdata;

    uint8_t data2[msg->input.len];
    memcpy(&data2, msg->input.data_in, msg->input.len);

    for (int i=0; i<msg->input.len; i++)
      printf("0x%X\t", data2[i]);
}

int main(void) {

  message_t msg;
  uint32_t data2 = 0x12345678;
  msg.input.len = 4;
  msg.input.data_in = (uint8_t*)&data2;


  test(&msg);
  printf("\n");
  for (int i=0; i<msg.output.len; i++)
    printf("0x%X\t", msg.output.data_out[i]);
  return 0;
}

我假设一些与 printf() 相关的东西

顺便说一句，我正在使用在线编译器来运行代码。

https://repl.it/languages/c

Answer 1

C 的规则说，当对象的生命周期结束时¹，不向您保证它。因此，您无法正确使用它，因为您对此没有任何保证。规则并没有说任何东西都会擦除或随机化对象。

在典型的实现中，当函数返回时，堆栈指针会更改为指向新的堆栈顶部。没有任何额外的工作可以擦除堆栈上的任何数据。所以它仍然存在，直到发生其他事情。

这并不意味着您可以可靠地使用堆栈上的空间。有很多事情可以改变数据或改变您对它的使用：

• 其他例程调用将使用堆栈。
• 当前例程中的其他操作可能会使用堆栈。
• 信号可能会导致堆栈被使用。
• 如果编译器发现您对对象的使用不受支持，则其优化可能会以意想不到的方式改变您的程序。

脚注

¹ “对象的生命周期是程序执行期间保证为其保留存储的部分”（C 2018 6.2.4 1）。对于函数中定义的常规对象，它们的生命周期在函数执行结束时结束（通常是因为函数返回，但也可能是因为执行了longjmp 或程序正在终止）。因此，当生命周期结束时，这意味着存储不再保证被保留。存储仍然存在。没有什么可以保证改变它。所有的变化是，在函数执行时，您可以保证为该对象保留存储空间，并且在函数结束后，保证就消失了。