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C语言指针作为函数返回值

C语言允许函数的返回值是一个指针(地址),我们将这样的函数称为指针函数。下面的例子定义了一个函数 strlong(),用来返回两个字符串中较长的一个:
#include <stdio.h>
#include <string.h>

char *strlong(char *str1, char *str2){
    if(strlen(str1) >= strlen(str2)){
        return str1;
    }else{
        return str2;
    }
}

int main(){
    char str1[30], str2[30], *str;
    gets(str1);
    gets(str2);
    str = strlong(str1, str2);
    printf("Longer string: %s\n", str);

    return 0;
}
运行结果:

C Language↙
c.biancheng.net↙
Longer string: c.biancheng.net

用指针作为函数返回值时需要注意的一点是,函数运行结束后会销毁在它内部定义的所有局部数据,包括局部变量、局部数组和形式参数,函数返回的指针请尽量不要指向这些数据,C语言没有任何机制来保证这些数据会一直有效,它们在后续使用过程中可能会引发运行时错误。请看下面的例子:
#include <stdio.h>

int *func(){
    int n = 100;
    return &n;
}

int main(){
    int *p = func(), n;
    n = *p;
    printf("value = %d\n", n);
    return 0;
}
运行结果:

value = 100

n 是 func() 内部的局部变量,func() 返回了指向 n 的指针,根据上面的观点,func() 运行结束后 n 将被销毁,使用 *p 应该获取不到 n 的值。但是从运行结果来看,我们的推理好像是错误的,func() 运行结束后 *p 依然可以获取局部变量 n 的值,这个上面的观点不是相悖吗?

为了进一步看清问题的本质,不妨将上面的代码稍作修改,在第9~10行之间增加一个函数调用,看看会有什么效果:
#include <stdio.h>

int *func(){
    int n = 100;
    return &n;
}

int main(){
    int *p = func(), n;
    printf("c.biancheng.net\n");
    n = *p;
    printf("value = %d\n", n);
    return 0;
}
运行结果:

c.biancheng.net
value = -2

可以看到,现在 p 指向的数据已经不是原来 n 的值了,它变成了一个毫无意义的甚至有些怪异的值。与前面的代码相比,该段代码仅仅是在 *p 之前增加了一个函数调用,这一细节的不同却导致运行结果有天壤之别,究竟是为什么呢?

前面我们说函数运行结束后会销毁所有的局部数据,这个观点并没错,大部分C语言教材也都强调了这一点。但是,这里所谓的销毁并不是将局部数据所占用的内存全部抹掉,而是程序放弃对它的使用权限,弃之不理,后面的代码可以随意使用这块内存。对于上面的两个例子,func() 运行结束后 n 的内存依然保持原样,值还是 100,如果使用及时也能够得到正确的数据,如果有其它函数被调用就会覆盖这块内存,得到的数据就失去了意义。
关于函数调用的原理以及函数如何占用内存的更多细节,我们将在《C语言内存精讲》专题中深入探讨,相信你必将有所顿悟,解开心中的谜团。
第一个例子在调用其他函数之前使用 *p 抢先获得了 n 的值并将它保存起来,第二个例子显然没有抓住机会,有其他函数被调用后才使用 *p 获取数据,这个时候已经晚了,内存已经被后来的函数覆盖了,而覆盖它的究竟是一份什么样的数据我们无从推断(一般是一个没有意义甚至有些怪异的值)。

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