创建字符串如何更改 const char* 指向的值？答案

【问题标题】：How could creating a string change the value pointed to by a const char*?创建字符串如何更改 const char* 指向的值？
【发布时间】：2015-11-28 03:52:41
【问题描述】：

我编写了一个函数，它接受一个字符串并返回一个 const char *，其中包含该字符串的编码版本。我调用这个函数，然后创建一个新字符串。这样做时，我不知何故无意中更改了指向我的 const char * 的值，我认为这是不可能的。

但是，当我不使用自己的函数，而只是将一个值硬编码到我的 const char 数组中时，创建字符串时该值不会改变。为什么这里有区别，为什么我仍然可以更改 const char 数组的值？

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <iostream>

using namespace std;

// returns "@username@FIN"
const char* encodeUsername(string username)
{
    username = "@" + username + "@FIN";
    return username.c_str();
}

int main(void)
{
    string jack("jack");
    const char* encodedUsername = "@jack@FIN";
    string dummy("hi");
    printf("%s\n", encodedUsername); //outputs "@jack@FIN", as expected.

    string tim("tim");
    const char* encodedUsername2 = encodeUsername(tim);
    string dummy2("hi");
    printf("%s\n", encodedUsername2); //outputs "hi". Why?
}

【问题讨论】：

标签： c++ string memory-management

【解决方案1】：

要了解为什么会发生这种情况，您需要了解 C++ 的几个内在属性。

在 C++ 中，指针可以指向已释放的内存区域。这是许多其他语言无法做到的，它可以隐藏一些严重的错误。例如，考虑以下代码：

char* moo()
{
    char* a = new char[20];
    strcpy(a, "hello");
    delete[] a;
    return a;
}

请注意，即使我刚刚删除了a，我也可以返回指向它的指针。调用方将收到该指针，并且不知道它指向已释放的内存。此外，如果您立即打印返回值的值，您很可能会看到“hello”，因为delete 通常不会将它释放的内存清零。

std::string 粗略地说是char* 的一个包装器，它将所有分配和释放隐藏在一个非常好的接口后面，因此您无需关心内存管理。 std::string 的构造函数及其上的所有操作分配或重新分配数组，析构函数将其释放。

encodeUsername

username

c_str()

当您在释放后立即分配对象时，您很可能会重用刚刚释放的对象的内存。在您的情况下，当您创建一个新字符串 tim 时，它会在 encodeUsername 返回时刚刚释放的相同地址分配内存。

现在，你该如何解决它？

首先，如果您不关心输入字符串（因为，如果您可以覆盖它），您可以通过引用传递它：

const char* encodeUsername(string& username)

这会修复它，因为username不是一个副本，所以它不会在函数结束时被销毁。然而，现在的问题是，这个函数会改变你传入的字符串的值，这是非常不可取的，并且会创建一个不直观的界面。

其次，你可以在返回之前分配一个新的char数组，然后在调用函数结束时释放它：

const char* encodeUsername(string username)
{
    username = "@" + username + "@FIN";
    return strdup(username.c_str());
}

然后在main的末尾：

free(encodedUsername);
free(encodedUsername2);

（请注意，您必须使用free 而不是delete[]，因为数组是使用strdup 分配的）

这会起作用，因为我们返回的 char 数组在我们返回之前分配在堆上并且没有被释放。它的代价是现在调用函数需要释放它，这又是一个不直观的界面。

最后，正确的解决方案是返回 std::string 而不是 char 指针，在这种情况下，std::string 将为您处理所有分配和释放：

string encodeUsername(string username)
{
    username = "@" + username + "@FIN";
    return username;
}

然后在main函数中：

string encodedUsername2 = encodeUsername(tim);
printf("%s\n", encodedUsername2.c_str());

【讨论】：

我在哪里可以找到信息来了解std::string 是如何传递一个临时变量（如username）并在函数退出后保持有效的？
任何关于 c++ 的介绍性书籍都将包含足够的信息。它背后的秘密是复制构造函数。每当您将一个字符串分配给另一个字符串或将其返回时，它都会调用一个复制构造函数，该构造函数允许 std::string 在必要时重新分配内存。在 c++11 中，他们引入了移动构造函数的新概念，这使事情变得更加复杂，但现在我建议只探索复制构造函数的工作原理。

【解决方案2】：

username 的生命周期在encodeUsername 返回时终止，使该函数返回的指针悬空。换句话说，它是未定义的行为，在这种情况下，它表现为对新创建的字符串的encodeUsername 的返回值所指向的内存的重用。

如果您返回 std::string 本身，则不会发生这种情况。

【讨论】：