第5.3章: 解引用

概述

指针存储一个地址。解引用意味着： 用该指针访问位于那个地址上的对象。

在本章中，你将学到：

如何用 *p 解引用指针
如何通过指针读取和写入
如何解引用指向指针的指针
为什么解引用无效指针是严重的内存安全漏洞
如何用 sanitizer 检测无效解引用
如何用伪图可视化解引用

1. 解引用是什么意思？

如果指针存储了一个地址，那么解引用就是“走到那个地址，访问存储在那里的对象”。


value:
Address: 3000
Memory: [ 42 ]

p:
Address: 4000
Memory: [ 3000 ]   ← p stores address of value


#include <memory>

int value{42};
int *p = ::std::addressof(value);

int x = *p;   // x becomes 42

2. 通过指针读取

解引用让你能读取指针地址处存储的值。


int n{100};
int *p = ::std::addressof(n);

int copy = *p;   // copy becomes 100

3. 通过指针写入

解引用同样让你能修改指针所指的对象。


int n{5};
int *p = ::std::addressof(n);

*p = 20;   // changes n to 20

4. 解引用指向指针的指针

如果你有指向指针的指针，可以解引用两次。


int value{7};
int *p = ::std::addressof(value);
int **pp = ::std::addressof(p);

int x = **pp;   // x becomes 7


value:
Address: 3000
Memory: [ 7 ]

p:
Address: 4000
Memory: [ 3000 ]

pp:
Address: 5000
Memory: [ 4000 ]

**pp → *p → value → 7

5. 解引用 nullptr 是未定义行为

在解引用之前，指针必须指向一个有效对象。解引用 nullptr 是未定义行为。


int *p = nullptr;

// *p = 10;   // undefined behavior — never do this

6. 解引用无效指针是严重的内存安全漏洞

解引用无效指针不只是 bug —— 它是一个 严重的内存安全漏洞。它可能导致：

内存破坏
数据泄漏
崩溃
安全漏洞利用

一个指针在以下情况是无效的：

空（nullptr）
未初始化
悬垂（对象已不存在）
伪造（手工赋了一个任意数值）
越界

示例


// 1. Null pointer
int *p = nullptr;
// *p = 10;   // undefined behavior

// 2. Uninitialized pointer
int *q;
// *q = 10;   // undefined behavior

// 3. Dangling pointer
int *r = nullptr;
{
    int x{5};
    r = ::std::addressof(x);
} // x is destroyed here
// *r = 10;   // undefined behavior

// 4. Forged pointer
int *s = reinterpret_cast(12345);
// *s = 10;   // undefined behavior

规则： 只有当你绝对确定某个指针指向一个有效、存活的对象时，才解引用它。

7. 使用 sanitizer 检测无效解引用

现代编译器提供了在运行时检测无效指针解引用的工具。开发期间你应当始终启用它们。

AddressSanitizer


-fsanitize=address

可检测：

空指针解引用
释放后使用
越界访问
栈与堆缓冲区溢出

内存标记（WebAssembly）


-fsanitize=memtag

可检测：

悬垂指针解引用
错误的指针算术
非法内存访问

这些工具让指针缺陷更容易被发现和修复。

8. 打印解引用得到的值

解引用得到的值可以像其他任何值一样打印。


#include <fast_io.h>
#include <memory>

int n{55};
int *p = ::std::addressof(n);

println(*p);   // prints 55

要点

*p 表示“p 所指向的对象”。
你可以通过指针读取和写入。
指向指针的指针类型可以多次解引用。
解引用 nullptr 是未定义行为。
解引用未初始化、悬垂、伪造或越界的指针都是未定义行为。
无效解引用是严重的内存安全漏洞。
使用 -fsanitize=address 或 -fsanitize=memtag 检测无效解引用。