在每次调用时使用新内存地址创建变量的函数

假设有一个函数f，使得它在其体内包含一个新变量b的声明。 我注意到每次调用f时，变量b – 应该每次创建和销毁（编辑：不在动态情况下，如另一个（现在解决的）相关问题所指出的） – 始终具有相同的内存地址。

以下非常简单的代码显示了一个示例：

#include  #include  void f ( void ){ int b; printf ("%p\n", &b); } int main (){ int i = 0; while (++i <= 10) f(); return 0; } 

输出:(始终使用相同的内存地址）。

是否有可能以这样的方式修改f：在每次调用时，它始终使用新的内存地址创建b，与之前的每个调用不同？

编辑：一些用户建议使用动态分配内存，但不幸的是我仍然无法解决问题。

你可以忽略这个前提，直接看我对这个问题的新表述。

我们考虑以下代码。

 #include  #include  void f ( void ){ int * b = malloc ( sizeof(int) ); printf ("%p\n", &b); } int main (){ int i = 0; while (++i <= 10) f(); return 0; } 

为什么它总是产生相同的输出？

您可能很容易想象，我对C的体验有限。 我们非常欢迎每一个学习更多的建议和/或参考。

谢谢

Pss：在创建一些动态结构数据（如列表或树）之前，我需要先解决这个问题。 我们的想法是，每次添加节点时，新节点必须引用新的内存地址以避免循环。 在我的书中写道，解决方案是使用malloc指令，我试图完全理解为什么。

Answer 1

您正在观察的行为是堆栈帧被创建和回收的结果。 在while循环中重复调用f()时，会发生以下四种情况：

1. 内存管理单元在堆栈上为其提取一块内存，以保存其参数，局部变量和返回值。

2. 局部变量b在此堆栈帧中声明，并且由于它未初始化，因此它包含“垃圾数据”（例如，此示例为0xDEADBEEF ）。

3. f()返回并通过移动“堆栈顶部”指针将其堆栈帧向上移动到main()堆栈帧。 请注意， f()的堆栈帧的内容永远不会被清除或清零

4. 函数f()会立即再次调用，因此会获取一块内存。 这与第一次调用f()时获取的块完全相同（继续并通过打印b的地址进行检查）。 由于b未初始化，它包含“垃圾数据”，但它与f()的第一次调用中的“垃圾数据”（ 0xDEADBEEF ）相同，因为该位置尚未写入。

使用malloc在堆上分配存储可能无法解决此问题！ 调用malloc()后跟free()然后再调用malloc()将再次给出堆上的相同地址，如此测试程序所示：

 #include  #include  int main(int argc, char const *argv[]) { char *ptr1 = malloc(sizeof(char)); printf("Allocated memory at %p\n", ptr1); free(ptr1); printf("Freed memory at %p\n", ptr1); char *ptr2 = malloc(sizeof(char)); printf("Allocated memory at %p\n", ptr2); free(ptr2); printf("Freed memory at %p\n", ptr2); if (ptr1 == ptr2) { printf("Pointers were the same!\n"); } return 0; } 

打印出来：

Allocated memory at 0x7f9c49404bf0 Freed memory at 0x7f9c49404bf0 Allocated memory at 0x7f9c49404bf0 Freed memory at 0x7f9c49404bf0 Pointers were the same!

所以我认为你的问题的答案实际上是否定的，你不能修改f() ，以便在每次调用时为b分配一个不同的地址，除非你在f()每次调用中对其进行malloc ， 而不用跟随free()调用 （这是一个内存泄漏）。 这是有道理的，因为如果您需要为每个局部变量使用不同的地址，则需要在每次使用后阻止（泄露）内存。 分配的内存在main()的末尾自动释放，但你可以想象如果你循环超过10次，你可以烧掉你的进程内存。

此代码如下所示：

 #include  #include  void f (void){ int *b = malloc (sizeof(int)); printf ("%p\n", b); } int main (){ int i = 0; while (++i <= 10) f(); return 0; } 

非常接近你所拥有但由于b是一个地址，你可以打印b ，而不是&b

编辑：图片来源为https://andrewharvey4.wordpress.com/tag/avr/

Answer 2

自动变量的地址取决于函数入口上的堆栈指针的值，并且将是一个固定的偏移量。 如果你在这样的循环中调用一个函数：

 while (...) { ... f(...); ... } 

编译器很可能以f的自动变量始终具有相同地址的方式生成代码。 这是你不能轻易改变的。

如果我们不使用自动变量，我们可以轻松获得所需的结果。 只需每次在f分配一个新变量。 当然，这会泄漏大量内存，但是没有更好的方法，因为如果你希望b每次驻留在不同的地址并且以前使用的地址不可用，则必须记住已经用于b的地址（并因此浪费了）为此目的。

Answer 3

也许您正在寻找的是动态内存分配 ？ 您可能希望阅读malloc ， calloc ， realloc和free的文档（ prototyped。）

从技术上讲，每个对象都有一个存储类 。 对于像f这样的自动变量，这是自动的 ，通常在堆栈上分配（但也有无堆栈的机器）。 对于动态分配的对象，存储类是动态的 ，通常从堆中分配（但也有无堆的机器）。

实质上，您不应该依赖具有特定模式或值的地址。