C如何使用指针管理堆栈？答案

【问题标题】：How does C manage stack with pointers?C如何使用指针管理堆栈？
【发布时间】：2020-06-04 23:35:12
【问题描述】：

所以我搞砸了动态内存和指针，我想知道当涉及到指向局部变量的指针时，C 是如何管理堆栈的。我想出了这个简单的功能：

int* dummy(){
  int test = 4;
  int *t2;
  t2 = &test;
  return t2;
}

此函数初始化一个指针，并将一个 int 初始化为局部变量（不应在我的函数之外访问，因为一旦我退出函数，堆栈状态将恢复）。但是，我将指针作为函数的结果返回。我可以取回指针并打印我的局部变量的值：

#include <stdio.h>

int main(void){
   int* p = dummy();
// some other calls to other functions to mess up the bellow stack, 
// where my local variable "test" was supposed to be landing
   printf("%d\n", *p); // printing the value of "test" (which is 4)
}

结果

$ ./a.out
4

为什么打印出正确的结果？指针不是从其他状态指向堆栈中的变量吗？我很困惑。

如果内存在没有动态分配的情况下停留在某个地方，它会停留在哪里？是不是永远失去了？（没有办法“释放”它）

在 cmets 之后编辑

行为未定义。为警告添加编译器选项（例如pedantic）将打印一条警告，指出我正在返回一个指向局部变量的指针，并且可执行文件会出现错误。

原因是当程序存在函数时dummy的堆栈状态会丢失，因此不能保证局部变量的值，因为它们是......局部的。

【问题讨论】：

虽然技术上未定义行为，但它只是“碰巧起作用”，因为堆栈地址仍然存在。在dummy 和printf 之间调用其他函数，堆栈内存会被其他函数的局部变量值覆盖。
尝试在通话后添加int x, y, z = 1, 2, 3。
@selbie 这就是我一直在尝试的。可能不足以覆盖变量。
基本上，int test = 4; 将 4 放在某个内存位置或寄存器或其他东西中。然后你从函数返回，编译器会忘记它。然后你访问那个位置，它仍然包含值 4 是巧合，因为编译器没有看到任何理由花费时钟周期来删除它。该值仍然存在，这完全是巧合——如果你在运行函数和使用返回值之间运行了其他代码，任何事情都可能发生（计算机甚至可能着火——我是认真的）
@selbie 用 -O2 编译确实给我打印了一个警告，告诉我我正在返回一个指向局部变量的指针，并使整个事情变得错误。这就是我一直在寻找的，非常感谢。

标签： c pointers memory

【解决方案1】：

未定义行为的可能结果之一是 - 按预期行事。

一旦dummy 返回，test 就不再存在 - 逻辑上 说。但是，它占用的堆栈区域可能不会立即被覆盖，因此该值可能会在该（虚拟）位置保留一段时间。

指针无效 - 我们使用它来访问该对象生命周期之外的对象 - 所以行为肯定是未定义的。但这并不意味着该值必须不是4。

【讨论】：

【解决方案2】：

未定义的行为是未定义的。该程序无法打印任何价值，即在任何意义上“正确”。让您感到困惑的是，您认为该程序可以打印一些“正确”的值，因此您想知道为什么它会打印“正确”的值。

问题完全在于您错误地理解某些值比其他值更“正确”。对于这个程序，所有值都同样“正确”。

【讨论】：

好吧，它会打印我的测试变量的值。这就是我所说的“正确”。
仅仅因为它做了某事绝对不会影响它是否“正确”。未定义的行为意味着它可能不会一直有效。由于您的代码具有未定义的行为，因此根据定义它是不正确的。

【解决方案3】：

我想知道当涉及到指向局部变量的指针时，C 是如何管理堆栈的

它没有。 C 甚至不需要堆栈。您正在做的是未定义的行为，这意味着 C 标准不会对编译器施加任何要求。

因此，您的问题的答案与 C 标准无关。它可以归结为“通常如何处理”。但是当你做这样的事情时，正如我所提到的，未定义的行为。所以这种代码很可能一打开编译器优化就搞砸了。

可以对行为做出有根据的猜测，但您无法保证。

实际上，这有点像看着你邻居的窗户，惊讶地发现它是你多年来的同一个邻居。以完全相同的方式，您无法保证您的邻居没有突然搬家，也没有其他人搬进来。好吧，就您而言，这发生了。你的邻居还没有搬出去。

【讨论】：