函数返回局部变量问题

古城微笑少年丶 2022-05-14 13:34 222阅读 0赞

一般的来说，函数是可以返回局部变量的，但是要注意几种情况。 局部变量的作用域只在函数内部，在函数返回后，局部变量的内存已经释放了。因此，如果函数返回的是局部变量的值，不涉及地址，程序不会出错。但是如果返回的是局部变量的地址(指针)的话，程序运行后会出错。因为函数只是把指针复制后返回了，但是指针指向的内容已经被释放了，这样指针指向的内容就是不可预料的内容，调用就会出错。准确的来说，函数不能通过返回指向栈内存的指针(注意这里指的是栈，返回指向堆内存的指针是可以的)。  
1. 返回局部变量的值可以有以下几种情况：  
（1）返回局部自动变量

int func()
    {
        int temp = 0;   // 返回局部自动变量的值
        return temp;
    }

局部变量temp存储在栈中，函数返回时会自动复制一份temp的copy给调用者，没有问题。  
（2）局部静态变量

int func()
    {
        static int a = 1;   // 返回局部静态变量的值
        return a;
    }

局部变量a存储在静态(全局)存储区中，从初始化后一直有效直到程序结束，仅分配一次内存，并且函数返回后，变量不会销毁，没有问题。  
(3) 返回一个静态的局部变量的地址；

int* func()
    {
        static int temp = 1;
        return &temp;//局部变量temp存储在静态存储区，返回指向静态存储区变量的指针是可行的。
    }

返回的静态的局部变量的地址是没有问题的，因为静态变量的生命周期是程序的结束，整个运行时间。  
但是如果返回的是局部变量的指针就出问题了，因为栈里的变量在超过其作用域后或者函数返回后就销毁了，不存在了，如下所示：

int* func()
    {
        int temp = 0;   // 返回局部变量的地址
        return &temp;   //函数返回时将已销毁变量的地址返回给调用者，结果将是不可预知的。
    }

int& func()
    {
        int temp = 0;   // 返回局部变量的引用是不可行的，结果将不可预知；
        return temp;
    }

因为引用返回的是局部变量temp本身而不是copy的一份，所以结果是不可预知的！

**引用的地址概念：指针指向一块内存，它的内容是所指内存的地址；而引用则是某块内存的别名。**

对（1）（2）（3）情况的小结：局部变量也分为自动变量（auto）和静态变量，由于（1）返回的是一个局部变量的值是可以的，是copy的一份，而不是原先栈上的一份，但是不应该返回其地址和引用。因为函数结束后，该局部变量栈上的变量被释放抛弃，这个指针指向一个不存在的空间对象，是没有意义的。但是由于静态变量存储在静态存储区，生命周期是整个程序运行的过程，所以可以返回局部变量的值、引用或指针。

**如果函数的返回值非要是一个局部变量的地址，那么该局部变量一定要申明为static类型。**

（4）返回一个指向常量的字符串指针

char* func()
    {
        char *p = "Hello world!";
        return p;   // 返回指向常量字符串的指针
    }

对于字符串的特殊情况，由于字符串test存储在常量存储区（不是静态存储区），因此函数返回一个指向常量的字符串指针是可行的。  
但是返回一个局部字符串的指针是不可行的！

char* func()
    {
        char str[] = "Hello world!";
        return str; // 返回局部字符串的指针
    }

这种情况下，str被初始化为字符串局部变量，存放在局部变量的栈中，因此函数返回一个已销毁的局部变量是不可行的。解决办法就是将字符串str声明为static。  
(5)返回一个堆地址空间；

char* func()
    {
        char buffer[20]="Hello world!";
        char *str = (char *)malloc(strlen(buffer)+1);
        strcpy(str, buffer);
        return str;
    }
    char *recv=func();
    dosomething();
    free(recv);

返回一个堆内存空间是可行的，因为堆内存的生命周期是程序猿自己设定的，但是一定要记得释放内存，不然造成内存的泄漏（memory leak）。使用非常灵活。  
(6)返回一个局部的对象；

Person func()
    {
        Person p1;
        p1.name = "test";
        return p1;  // 返回的也是值拷贝，出现一个临时对象，会调用Person类的拷贝构造函数，没有问题。
    }
    vector func()
    {
        vector v;
        v.push_back(0);
        return v;//返回的是v的值拷贝，临时对象，没有问题。
    }

（ 7）返回一个静态数数组

int* func( void )  
    {  
        static int a[10];  //静态数组；
        return a;  
    }  
    
    #include <stdio.h>   
    char *returnStr()   
    {   
        static char p[]="hello world!";   //静态字符串数组
        return p;   
    }

由于一般的自动数组是不能作为函数的返回值的，原因是因为编译器把数组名认为是局部变量（数组）的地址，返回一个数组一般是返回这个数组的首地址，用一个指针代替，而且这个指针是栈上的一个局部变量，当函数结束后就自动释放了，这样就相当于返回了一个无效的指针。所以要返回一个局部数组需要将该数组定义为static类型，因为静态存储期是程序从对象定义到程序结束。或者是全局的数组也行！！