在测试中，有时候开机正常，有时候跑几分钟死机。测试bug中经常遇到正常跑某个流程，是正常的，但是在特定条件下，总是遇到程序崩溃，业务中断。也会遇到同样的代码，在这次运行正常，下次就会崩溃。今天涉及的空指针就会造成问题现象稳定复现，野指针会出现BUG飘忽不定。为了减少这种烦恼，本文将介绍什么是空指针和野指针，他们有哪些危害，平时我们又该如何预防呢？
一、定义
1、空指针（NULL Pointer）--是合法的指针状态
指针变量被赋值为NULL（本质是宏，一般等价于（void*）0）,代表指针不指向任何合法有效的内存地址（明确表明当前指针没有指向有效地址 ）。
NULL是C标准规定的特殊常量地址0，C++新增nullptr
2、野指针（Wild Pointer）
指针变量保存了一个随机、未知、不受控制的非法内存地址，没有初始化，或者指向的内存已经被释放。
c
int *p;//局部变量，未初始化，内存残留随机值---》野指针
int *p=malloc(4);
free(p);//free之后不会自动变为NULL，p依旧保存原来地址---》野指针二、危害
1、空指针带来的困扰
（1）程序直接崩溃（确定性故障）
Linux产生错误（SIGSEGV），Windows程序闪退。服务端程序一旦崩溃，业务中断；嵌入式设备直接死机、重启。
（2）崩溃堆栈清晰，但是容易忽略边界场景
很多场景只是在特定条件下指针才变成NULL，正常流程跑不出来。
（3）增加防御代码负担
所有接收指针的函数都要加if(p==NULL)判断，如果漏了，就会埋下崩溃隐患。
空指针造成的故障稳定，只要充分测试，大多可以提前发现。
2、野指针带来的困扰
（1）Bug难以复现
未定义行为（UB）：同样的代码，这次运行正常，下次崩溃。
野指针保存的随机地址，每次运行不一样。
刚好访问只读内存，程序直接崩溃；
刚好访问进程合法内存：静默运行，无任何报错。
（2）隐性数据纂改（无声的破坏性BUG）
野指针碰巧指向程序其他变量、数组、栈上数据，进行写操作---不会崩溃，但是悄悄修改其他变量的值。
eg：变量值莫名被篡改，日志看不出异常，业务逻辑错乱，计算结果错误。
（3）破坏栈、堆内存，引发连锁崩溃
eg：A函数报错，根源在完全不相干的B函数野指针。
改写堆内存管理块：后续调用malloc/free直接崩溃
破坏栈上函数返回地址：程序跑飞，出现诡异的非法指令崩溃--崩溃点不是野指针出错的地方，崩溃堆栈完全误导人。
（4）无法通过简单判空防御
判空只能防御空指针，防御不了野指针。
（5）重复free释放
重复free触发堆破坏，程序直接崩溃。
（6）嵌入式环境危害大
嵌入式没有完善内存保护，野指针可能改写寄存器、外设地址，导致硬件异常，设备失控
三、出现后现象表现
1、空指针操作现象--不能对空指针引用*p
Linux：段错误Segmentation fault（SIGSEGV），程序直接崩溃。
Windows触发访问异常，程序闪退，如下
单纯if(p==NULL)判断空指针完全没有问题，只有解引用才报错。
2、野指针操作现象
很多人以为出错是空指针，实际大量线上崩溃、诡异逻辑错误都是野指针导致，有如下几种可能情况
直接崩溃 ：访问操作系统保护地址，报段错误
静默运行，没有报错 ：刚好指向程序自己可读内存，读写成功，潜伏bug
破坏其他变量参数 ：改写了别的合法变量的值，造成莫名奇妙的数据错乱
间歇性崩溃：有时候跑正常，有时候崩溃。
四、野指针产生的根源
1、指针未初始化
局部指针变量不赋初值，栈内存残留随机垃圾值（野指针）
c
int *p;
*p=5;//给未知地址赋值了52、内存free后，指针没有NULL
c
#include<stdio.h>
#include<windows.h>
#include<math.h>
int main(){
SetConsoleOutputCP(65001);
SetConsoleCP(65001);
int *p=malloc(4);
free(p);//p仍然保存原来的地址，变为野指针
printf("p的地址%p\n",p);
if(p!=NULL)
{
*p = 10;//访问已经释放的内存
}
} 
3、指针越界、指向临时变量（栈内存失效）
c
#include<stdio.h>
#include<windows.h>
#include<math.h>
int* func()
{
int a=10;
return &a;
}
int main(){
SetConsoleOutputCP(65001);
SetConsoleCP(65001);
int *p;
p=func();
printf("p的地址%p\n",p);
if(p!=NULL)
{
*p = 10;//访问已经释放的内存
}
} func中的a是局部变量，函数结束栈回收，返回的指针变为野指针，编译只是警告，仍可编译成功
五、预防
1、编码规范
指针一律初始化，使用指针之前先确定位置，free后置NULL
使用指针解引用之前，先判断是否为NULL
函数接收指针参数，优先做空指针防御检查
禁止返回局部栈变量的地址
2、尽量减少裸指针，有条件使用封装
3、工具辅助
linux:valgrind检测内存泄漏、野指针、重复free
gcc编译加警告：gcc -wall -wextra，尽可能捕获未初始化指针
使用地址消毒器AddressSanitizer：-fsanitize=address，快速定位野指针、越界访问。
总结：空指针明确指向"无地址"，可控；
野指针指向随机未知地址，极度危险。