李大仁博客

今天讲点比较枯燥的理论知识，关于C语言的安全指针，如果你习惯于用C语言，那么会知道C语言的指针操作是很不安全的，但是这反而是C语言的特色之一，同时增强了C语言的灵活性和高效性，我本人也是比较偏爱于C语言的，并不是C++或者其他语言在算法方面不行，而是C语言的算法表述更加易于理解和运行更加高效，往往专家编程或者高效编程会采用C或者它的发展C++，但是对于初学者来说，要正确运用好C尤其是它的指针确实比较困难，所以我在此讲解几种C安全指针的处理方法。但是在此说明，请保持良好的编程习惯和正确的C指针处理方法，本文只提供一些

首先讲点基础的，什么叫指针（pointer），简单点指针也是一种特殊的数据结构，特殊在它的内容只是表示一个地址，而且它的操作是面向这个地址中的数据的，请注意不是地址，地址是操作系统进行内存分配的单位，并且已经确定的，为什么指针操作不安全？大部分原因在于C在面向地址单元的操作不采取任何保护性措施，而对于操作系统而言，部分内存地址，比如重要的系统数据，往往需要进行保护，那么结果会很郁闷了，如果我用C编程修改这些数据，（当然操作系统会有保护措施），会让系统出现问题，甚至宕机，因此说C的指针不安全并不是指针的数据结构不安全，而在于指针的操作会产生不可预料的结果，对于你的系统和程序而言是很危险的。

那如何是指针安全呢？目前主要有两个方法：指针转换，堆栈保护，指针转换主要是使指针转换为一种安全的数据结构，增加效验数据的过程，另外堆栈保护主要是使用了类似C++类的私有保护的方式，将指针放置在一个限制访问范围的区域内，而区域则限制该指针的使用，从而实现指针安全，但是实现比较复杂，

下面我主要讲点使用指针转换实现指针安全的方法，看下面的代码：

typedef int type_int;/*定义保护的指针类型这里用int*/
 
typedef struct {
 type_int value;/*指针指向的数据的值*/
 type_int * pointer;/*指向指针*/
}Ptype_int;/*指针类型*/
 
int init(Ptype_int p){/*初始化，可用于释放指针*/
 p.value=0;
 p.pointer=&p.value;/*取地址，这里使用了引用方式，便于理解*/
 return 1;
}
 
int check(Ptype_int p){/*数据检查*/
 if(p.value==*(p.pointer))
  return 1;
 else
  return 0;
}
 
int assignValue(Ptype_int p , type_int v){/*直接赋值操作*/
 if(check(p)){
  p.value=v;
  *(p.pointer)=v;
  return 1;
 }
 else
  return 0;
)
 
int assignPointer(Ptype_int p , type_int *v){/*指针赋值操作*/
 if(check(p)){
  p.pointer=v;
  p.value=*v;
  return 1;
 }
 else
  return 0;
)
/*以上定义了基本的复制操作，比较，复制等操作基本相同，可根据需要定义*/
 
int main(){
 type_int i = 0;
 type_int *pi=i;
 Ptype_int p;
 init(p);/*初始化*/
 assignValue(p , i);/*直接赋值*/
 assignPointer(p , pi);/*指针赋值*/
}

相信原理很简单吧，就是把指针的操作转换为面向结构体的操作。但是结构体的定义使得其拥有自我效验机制，因为本程序中的所有赋值操作并没有设计指针操作，全部转换成函数调用，也就不存在指针安全问题了

本程序的原理：因为指针在物理层面上只是一个保存内存地址的内存单元，但是在我们在使用上主要用到的是其指向的地址单元内容，从而产生了安全问题，因此定义一个包含数据和指针的结构体，其中的type_int可以是其中type_int*指向的内容，用与效验，同时在初始化阶type_int*又是直接指向type_int的，所以type_int*可以很安全的使用，同时加上type_int和type_int*的比较效验，又增加了安全性