C 語言結構體指針解引用空指針導致 Crash 經典案例

崩潰代碼

typedef struct Data {
    int arr[10];
    int* p_low;
    int* p_high;
} Data;

int main() {
    Data* data = NULL;
    printf("%p\n", data->arr);          // 1. 未崩潰：arr 是柔性數組/固定數組，偏移量編譯期可知
    printf("%p\n", &(data->arr[1]));    // 2. 未崩潰：同理，偏移量計算不解引用
    printf("%p\n", data->p_low);        // 3. 崩潰：p_low 是指針成員，需解引用 data 讀取其值
    return 0;
}

記憶體模型解析

核心原則

• -> 操作符隱含解引用：ptr->member 等價於 (*ptr).member。
• 若 ptr == NULL，任何嘗試讀取/寫入成員內存的操作均導致未定義行為（通常 Crash）。
• 數組成員（非指針）地址計算僅涉及偏移量，不讀取內存內容，故「僥倖」不崩潰，但屬於 UB，嚴禁依賴。

修正模式

// 正確：分配內存後再訪問
Data* data = malloc(sizeof(Data));
if (data) {
    data->p_low = &data->arr[0];
    data->p_high = &data->arr[9];
    // 使用...
    free(data);
}

// 或棢查非空
if (data != NULL) {
    printf("%p\n", data->p_low);
}

調試技巧

• 編譯加 -fsanitize=address -g (GCC/Clang)，運行時精確報告空指針解引用位置。
• GDB: run → 崩潰後 bt 回溯，frame N 查看局部變量。
• 靜態分析：cppcheck --enable=all、Clang Static Analyzer、Coverity 可編譯期發現。

「指針用前必判空」是 C/C++ 開發者的肌肉記憶，任何結構體指針解引用前務必確認非空。