嵌入式linux课程-野指针与段错误

野指针与段错误
1、野指针与段错误问题
1.1、什么是野指针？
所谓野指针就是，指针指向一个不确定的地址空间，或者指向的是一个确定的地址空间的，但引用空间的结果却是不可预知的，这样的指针就称为野指针。

例子1：
int main(void){
int*p;
*p=10;
return0;
}
本例子中，p是自动局部变量，由于p没有被初始化，也没有被后续赋值，那么p中存放的是一个随机值，所以p指向的内存空间是不确定的，访问一个不确定的地址空间，结果显然是不可预知的。

例子1：
int main(void){
int*p=0x13542354;
*p=10;
return0;
}
本例子中，p虽然是指向了一个确定地址“0x43542354”的空间，但是它对应的空间是否存在，其读写权限是否满足程序的访问要求，都是未知数，所以导致的结果也是未知的。

通过以上两个例子了解到，在给指针变量绑定地址，指向某个空间时，一定要是确定的，不能出现不可预知性，一旦出现未知性它就是一个野指针，即使某一次没有产生严重后果，但埋下了这颗地雷后，就留下了不可预知的隐患，对于程序来说这是不可接受的。

1.2、野指针可能引发的危害
（1）引发段错误
段错误就是地址错误，其实是一种对程序和系统的保护性措施，一旦产生段错误，程序会立即终止，防止错误循环叠加，产生雪崩式的错误。

（2）未产生任何结果
有的时候，可能使用了一个野指针，虽然指向了一个未知的地址空间，但是这空间可以使用，而且该空间和程序中的其它变量空间没有交集，对野指针指向的空间进行了读写访问后，也不会对程序产生任何影响，虽然如此，这种野指针也是必须要极力避免的，因为这个隐患很可能在后面的程序运行中，导致严重的错误，而且这种错误很难排查。

（3）引发程序连环式错误
访问野指针产生的错误循环叠加，轻者程序结果严重扭曲，重者直接导致程序或者系统崩溃。

1.3、野指针产生的原因
野指针产生的原因大概有如下三种：
（1）在使用指针前，忘记了给指针变量初始化或者赋值一个有效的空间地址，导致指向的不确定。

（2）不清楚某些地址空间的访问权限，但是指针试图指向这些空间，并且按照不允许的权限去操作。

例如：int*p=“hello”*(p+1)=‘w’;
由于hello作为字符串常量，被存放在了内存中的常量节中，该段内存只允许读操作，但是该例子却想将’e’修改’w’，试图写不允许写的空间，一定会导致段错误。

（3）访问空间时，内存越位导致野指针，比如：
int buf[4]={0};
*(buf+4)=10;
数组只有0、1、2、3这几个成员，但是例子中却试图访问超出数组范围的空间，导致的结果要么段错误，要么程序结果不对，要么虽然没有明显错误，但是留下一个隐患导致程序崩溃。

1.4、如何避免野指针
避免野指针的方法大致有如下4点：
（1）养成良好习惯，定义指针变量时，将其赋值为NULL，如果说真的访问到NULL了，起码直接导致段错误，立即终止了程序的运行，避免了更加严重的错误，而且这种情况导致的段错误也好排查。

（2）在使用指针变量前，一定要对指针变量初始化或赋值，让它指向一个有效且确定的空间。

（3）检查指针的有效性，在使用指针前，做一下指针是否为空的判断，你如：Int*p=NULL；
If(NULL!=p){
*p=100;
}else printf(“p==NULL\n”)
对于类似底层的驱动程序而言，在使用某个指针之前，先做指针是否为空的判断是很有必要的，因为绝大多数的野指针，可能都是由于我们忘记了初始化或者赋值导致的，这样的判断可以及时提醒我们有没有初始化或者赋值，通过这种方式可以在很大程度上避免野指针的情况。

但是另一种情况就很难预防了，比如我们给指针变量初始化或者赋值时，自己给错地址了，导致指向的空间无效，面对这种情况时，程序员自己需要多加小心了。

（4）当我们确定某个指针变量不再使用时，我们就将其赋值NULL，这么做的目的就是，防止继续指向不再需要的空间，否者可能会导致内存空间的值被篡改。

但是如果严格准守以上形式的话，代码写的很累，对于代码量少且程序员本身经验又很丰富的时候，可以不用按照上面的步骤来做，但是如果本身经验不足且项目较大时，我们还是尽量按照上面的步骤来做。

1.5、NULL到底是什么
在c/c++中，NULL是这么定义的：
#ifdef_cplusplus//如果这个符号定义了，表示当前运行的是c++环境，否者
就是c环境
#define NULL0//在c++中NULL被定义为了0
#else
#define NULL(void*)0//在c中NULL被定义为了(void*)类型的0
#endif
NULL在c++和c中，会被定义成不同的形式，是因为在c++中NULL指针可以表示为整形数字0，不会做严格的类型检查，但是在c中不行，会做严格的类型检查。

1.6、段错误产生的原因汇总
（1）什么是段错误（Segmentation fault）
段错误本质上指的就是指针错误（地址错误），之所以称为段错误，大概是因为c的内存结构是由不同的内存段组成的，所以指针错误又被称为了段错误。

（2）段错误产生的几种原因
段错误其实分为了两种，一种是大段错误，另一种是小段错误。

（a）大段错误
产生的原因：指针变量指向的地址空间根本不存在而导致的。

（b）小段错误
产生的原因：指针变量指向的地址空间存在，但是对该空间的操作权限受到了限制，比如希望写，但是该空间不允许写，这也会导致段错误。