C语言 空指针导致内存溢出

今天定位了一个问题，是由于空指针导致内存溢出，程序引发异常的bug。下面记录学习下该问题。

空指针导致内存溢出的情况通常是由于程序中的逻辑错误或空指针解引用导致的。

逻辑错误：如果程序中的逻辑判断不正确，例如没有正确检查指针是否为空，或者在访问指针指向的内存之前没有进行非空判断，这可能导致空指针解引用。

空指针解引用：当程序尝试访问一个空指针指向的内存时，会导致未定义行为。在大多数情况下，这会导致程序崩溃或产生不可预测的结果。如果程序在崩溃之前继续执行，并且尝试分配更多的内存，则可能会导致内存溢出。

例如，考虑以下代码：

int *ptr = NULL;
*ptr = 10;  // 试图通过空指针写入内存

这段代码会导致空指针解引用，因为 ptr 指向的内存是无效的。如果程序继续执行并尝试分配更多的内存，可能会导致内存溢出。

为了避免空指针导致的内存溢出，程序员应该始终确保在访问指针指向的内存之前检查指针是否为空。例如：

int *ptr = get_some_memory();
if (ptr != NULL) {
    *ptr = 10;  // 安全地访问指针指向的内存
}

这段代码通过检查指针是否为空来避免空指针解引用，从而避免可能导致内存溢出的错误

操作系统的内存访问规则主要是指对内存的分配、回收、保护等机制。具体来说，操作系统的内存访问规则包括以下几点：

内存分配：

操作系统会根据程序的需求，为其分配相应的内存空间。这包括栈、堆、数据段等内存区域。

内存回收：

当程序不再需要某块内存时，操作系统会回收该内存，以便重新分配给其他程序使用。

内存保护：

操作系统会对每个程序的内存空间进行保护，防止一个程序访问另一个程序的内存区域，从而保证系统的稳定性和安全性。

内存映射：

操作系统会将物理内存映射到虚拟内存中，使得每个程序都可以看到一个独立的、连续的虚拟内存空间。

内存管理：

操作系统会管理内存的分配和回收，以及内存的碎片整理等操作，以提高内存的利用率。

总之，操作系统的内存访问规则是为了保证系统的稳定性和安全性，使得每个程序都可以在其独立的虚拟内存空间中运行，并且不会互相干扰。

上面说的空指针解引用是一种特定的错误情况，它涉及到指针为空时对内存的访问。

在操作系统的内存访问规则中，确实没有直接针对空指针解引用的具体规定。但是，操作系统通过内存保护机制来防止无效的内存访问，包括空指针解引用错误。

当程序尝试通过一个空指针来访问内存时，操作系统会认为这是一种无效的内存访问，并采取相应的措施来防止进一步的错误发生。这通常会导致程序异常终止，以防止对系统造成更大的损害。

因此，虽然操作系统的内存访问规则没有直接针对空指针解引用的具体规定，但操作系统的内存保护机制可以防止这种错误的发生。为了避免空指针解引用错误的发生，程序员应该始终检查指针是否为空，以避免访问无效的内存地址。

除了空指针解引用，还有一些类似的内存访问错误情况，例如：

越界访问：

当程序访问数组或其他数据结构时，如果访问的索引超出了有效范围，就会发生越界访问错误。这会导致程序访问到无效的内存区域，从而引发异常。
野指针：

当指针指向一个已经被释放的内存区域时，这个指针就变成了野指针。如果程序试图通过野指针来访问内存，就会发生未定义的行为，可能会导致程序崩溃或异常。
非法内存访问：

当程序试图访问已经被释放或从未分配过的内存区域时，就会发生非法内存访问错误。这同样会导致程序访问到无效的内存地址，从而引发异常。

这些错误都与内存访问相关，都可能导致程序异常终止。为了避免这些错误的发生，程序员应该始终谨慎地处理指针和内存访问操作，确保访问的内存区域是有效的，并且在适当的时候释放内存。

空指针解引用：

int *ptr = nullptr;
*ptr = 10;  // 空指针解引用错误

越界访问：

int arr[5];
arr[10] = 20;  // 越界访问错误，访问了数组的第11个元素

野指针：

int *ptr = new int;  // 分配内存
delete ptr;  // 释放内存
*ptr = 10;  // 野指针错误，试图通过一个已经释放的指针来访问内存

非法内存访问：

int *ptr = new int;  // 分配内存
delete ptr;  // 释放内存
delete ptr;  // 非法内存访问错误，试图再次释放已经释放的内存