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29.指標作為函式返回值

C語言允許函式的返回值是一個指標(地址),我們將這樣的函式稱為指標函式。下面的例子定義了一個函式 strlong(),用來返回兩個字串中較長的一個:

#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;
}

執行結果:

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

用指標作為函式返回值時需要注意的一點是,函式執行結束後會銷燬在它內部定義的所有區域性資料,包括區域性變數、區域性陣列和形式引數,函式返回的指標請儘量不要指向這些資料,C語言沒有任何機制來保證這些資料會一直有效,它們在後續使用過程中可能會引發執行時錯誤。請看下面的例子:

#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;
}

執行結果:

value = 100

n 是 func() 內部的區域性變數,func() 返回了指向 n 的指標,根據上面的觀點,func() 執行結束後 n 將被銷燬,使用 *p 應該獲取不到 n 的值。但是從執行結果來看,我們的推理好像是錯誤的,func() 執行結束後 *p 依然可以獲取區域性變數 n 的值,這個上面的觀點不是相悖嗎?

為了進一步看清問題的本質,不妨將上面的程式碼稍作修改,在第9~10行之間增加一個函式呼叫,看看會有什麼效果:

#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;
}

執行結果:

c.biancheng.net
value = -2

可以看到,現在 p 指向的資料已經不是原來 n 的值了,它變成了一個毫無意義的甚至有些怪異的值。與前面的程式碼相比,該段程式碼僅僅是在 *p 之前增加了一個函式呼叫,這一細節的不同卻導致執行結果有天壤之別,究竟是為什麼呢?

前面我們說函式執行結束後會銷燬所有的區域性資料,這個觀點並沒錯,大部分C語言教材也都強調了這一點。但是,這裡所謂的銷燬並不是將區域性資料所佔用的記憶體全部抹掉,而是程式放棄對它的使用許可權,棄之不理,後面的程式碼可以隨意使用這塊記憶體。對於上面的兩個例子,func() 執行結束後 n 的記憶體依然保持原樣,值還是 100,如果使用及時也能夠得到正確的資料,如果有其它函式被呼叫就會覆蓋這塊記憶體,得到的資料就失去了意義。

關於函式呼叫的原理以及函式如何佔用記憶體的更多細節,我們將在《C語言記憶體精講》專題中深入探討,相信你必將有所頓悟,解開心中的謎團。

第一個例子在呼叫其他函式之前使用 *p 搶先獲得了 n 的值並將它儲存起來,第二個例子顯然沒有抓住機會,有其他函式被呼叫後才使用 *p 獲取資料,這個時候已經晚了,記憶體已經被後來的函式覆蓋了,而覆蓋它的究竟是一份什麼樣的資料我們無從推斷(一般是一個沒有意義甚至有些怪異的值)。