目錄

1、空指針訪問

2、野指針（未初始化的指針）

3、指針越界

4、內存泄漏

5、懸空指針

6、指針類型不匹配

7、多任務環境中的指針訪問

8、對齊問題

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在MCU軟件開發中，使用指針雖然可以提高程序的靈活性和性能，但也存在許多潛在的坑，尤其是在資源受限的嵌入式系統中。

1、空指針訪問

空指針（NULL指針）沒有指向任何有效的內存地址，試圖訪問空指針會導致程序崩潰或異常行為。

例如以下錯誤代碼：

int *ptr = NULL;
*ptr = 10;  // 空指針訪問，可能導致崩潰

在使用指針前確保它已經正確初始化，并檢查指針是否為NULL：

if (ptr != NULL) {*ptr = 10;
}

2、野指針（未初始化的指針）

未初始化的指針指向一個隨機的內存地址，可能會覆蓋其他重要的數據或導致程序不可預測的行為。

例如以下錯誤代碼：

int *ptr;
*ptr = 10;  // 野指針訪問，指向未知內存

始終在聲明指針時初始化：

int *ptr = NULL;

3、指針越界

指針越界意味著指針超出它所指向的數組或內存塊的邊界，這會導致訪問不屬于程序的內存區域，從而產生不可預知的結果。

例如以下錯誤代碼：

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *ptr = arr;
ptr += 6;  // 超出數組邊界
*ptr = 10; // 可能導致崩潰

確保指針操作不會超出合法的內存范圍。可以使用數組大小控制指針的移動：

for (int i = 0; i < 5; i++) {*(ptr + i) = i;
}

4、內存泄漏

在使用動態內存分配時，忘記釋放內存可能導致內存泄漏，這在MCU開發中尤為關鍵，因為嵌入式系統的內存資源非常有限。

例如以下錯誤代碼：

int *ptr = (int *)malloc(10 * sizeof(int));
// 沒有釋放分配的內存

使用完動態分配的內存后，應及時釋放：

free(ptr);
ptr = NULL;  // 釋放后將指針置為NULL，避免懸空指針

5、懸空指針

懸空指針指向已釋放的內存。即使內存已釋放，指針仍然持有該地址，但這個地址可能已被重新分配給其他變量或程序。

例如以下錯誤代碼：

int *ptr = (int *)malloc(10 * sizeof(int));
free(ptr);  // 釋放內存
*ptr = 10;  // 懸空指針訪問，可能導致崩潰

釋放內存后將指針設為NULL，避免對懸空指針的使用：

free(ptr);
ptr = NULL;

6、指針類型不匹配

在進行指針類型轉換或操作時，如果類型不匹配，可能會導致數據解釋錯誤，尤其是在訪問外設寄存器或硬件地址時。

例如以下錯誤代碼：

char *ptr = (char *)malloc(sizeof(int));
*ptr = 0xFF;  // 操作4字節的int時，只改變了1字節

確保指針類型與所操作的數據類型一致，尤其在寄存器訪問時要注意對齊問題：

int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int));
*ptr = 0xFFFFFFFF;  // 確保類型匹配

7、多任務環境中的指針訪問

在RTOS或多任務系統中，不同任務之間共享同一個指針，可能導致競爭條件或數據一致性問題，尤其是在一個任務修改指針指向的內存時，另一個任務也在訪問它。

例如以下錯誤代碼：

int *shared_ptr;
// 任務1修改
*shared_ptr = 10;
// 任務2同時訪問
int val = *shared_ptr;  // 數據不一致

在多任務環境中，使用互斥鎖或信號量來保護共享指針：

// 任務1
osMutexWait(mutex_id, osWaitForever);
*shared_ptr = 10;
osMutexRelease(mutex_id);// 任務2
osMutexWait(mutex_id, osWaitForever);
int val = *shared_ptr;
osMutexRelease(mutex_id);

8、對齊問題

在MCU中，某些處理器要求數據訪問時必須按照特定的字節對齊。如果使用未對齊的指針訪問內存，可能導致總線錯誤或數據訪問效率低下。

例如以下錯誤代碼：

char data[10];
int *ptr = (int *)&data[1];  // 可能未按4字節對齊
*ptr = 0x12345678;           // 引發訪問錯誤

確保指針訪問的數據地址是按照處理器的要求對齊的：

int *ptr = (int *)((uintptr_t)(data + 3) & ~0x3);  // 強制對齊

MCU開發中的指針使用需要格外小心，特別是在內存有限和資源受限的情況下。通過良好的編碼習慣（如初始化指針、檢查NULL、使用互斥保護共享數據等），可以避免大多數與指針相關的問題。