C/C++ 中的函数返回局部变量以及局部变量的地址？

        C/C++中，函数内部的一切变量(函数内部局部变量，形参)都是在其被调用时才被分配内存单元。形参和函数内部的局部变量的生命期和作用域都是在函数内部(static变量的生命期除外)。子函数运行结束时，所有局部变量的内存单元会被系统释放。在C中，函数被调用时的传参方式有两种形式：传值和传址。
        传址的好处：
(1) 能在函数内部通过实参地址间接地改变实参的值。
(2) 当所传实参内容比较庞大时，传址只是复制了整个实参的地址过去，指针依据同一个地址访问实参变量。而传值就会将实参内容整个拷贝过去，形参会跟实参占一样大的内存，栈空间是有限的。当然了，在弱小的程序中，传址的这个优点不会被体现出来。

        在函数中，可以随意的返回一个局部变量。
        但如果返回一个局部变量的地址（指针），编译器就会给出警告。因为函数只是把指针复制后返回了，但是指针指向的内容已经被释放，这样指针指向的内容就是不可预料的内容，程序就会出错。

        准确的来说，函数不能返回指向栈内存的指针(返回指向堆内存的指针是可以的)。

返回局部变量       

        C++中，函数是可以返回局部变量的，原因：返回值是拷贝值，局部变量的作用域为函数内部，函数执行结束，栈上的局部变量会销毁，内存释放。

可返回的局部变量：

1、返回局部变量本身

#include <iostream>int display() {int num = 9;return num;
}int main() {int p = display();std::cout << p << std::endl; // 9return 0;
}

        display 函数返回一个 int 类型的局部变量 num，函数会把局部的num的值复制一份拷贝给主函数里面的 p 变量。这样是可以的，而且这种方式在程序里面还是经常用到的。
上面程序输出：9

返回局部变量地址

         引用一位博主的分析：https://blog.csdn.net/qq_34801642/article/details/88411252
        C/C++语言函数是不能返回局部变量地址（特指存放于栈区的局部变量地址），除非是局部静态变量地址，字符串常量地址、动态分配地址。其原因是一般局部变量的作用域只在函数内，其存储位置在栈区中，当程序调用完函数后，局部变量会随此函数一起被释放。其地址指向的内容不明（原先的数值可能不变，也可能改变）。而局部静态变量地址和字符串常量地址存放在数据区，动态分配地址存放在堆区，函数运行结束后只会释放栈区的内容，而不会改变数据区和堆区。

        举例如下：

#include <iostream>int* display() {int num[3] = {8,6,5};return num;
}int main() {int* p = display();for(int i = 0; i < 3; i++) {std::cout << *(p+i) << std::endl;}return 0;
}

        这段代码存在一个问题，即在函数display()中返回了一个指向局部变量num的指针。这是不安全的操作，因为当函数display()结束时，局部变量num将被销毁，指向它的指针p将变成悬空指针，使用它可能导致未定义的行为。
上述程序输出结果为：

若要完整的打印num数组中的3个数，我们该怎么做呢？

函数返回局部变量的地址通常有以下几种方法

1、返回一个字符串常量的指针
const char* buffer = "helloword";

#include <iostream>const char* display() {const char* buffer = "helloword";return buffer;
}int main() {const char* str;str = display();std::cout << str << std::endl;return 0;
}

        这样程序运行是没有问题的；buffer存在只读内存区，在 display() 退出的时候，字符串常量不会被收回，因此把地址赋给str时可以正确访问。
        上面这个方式只是最简单的解决方案，因为字符串存放在只读内存区，以后需要修改它的时候就会很麻烦。 

上述程序输出：

（以下为错误方法 char buffer[] = "helloword"; ） 

#include<iostream>
char* display()
{char buffer[] = "helloword";return buffer;
}int main()
{char* str;str = display();std::cout << str;return 0;
}

        在display()函数中，你定义了一个局部字符数组buffer，并将其作为指针返回给主函数。然而，当函数执行完毕后，局部数组buffer的生命周期结束，它所占用的内存将被释放。因此，在主函数中访问指针str指向的值将会导致未定义的行为。
        运行上述程序，输出乱码。

2、使用全局声明的数组

 没有使用全局声明的数组的情况

#include <iostream>int* display() {int num[5] = { 3,4,5,6,8 };return num;
}int main() {int* p;p = display();for (int i = 0; i < 5; i++) {std::cout << "*(p+" << i << "):" << *(p + i) << std::endl;}return 0;
}

输出结果： 

 使用了全局声明的数组的情况

#include <iostream>int num[5] = { 3,4,5,6,8 };
int* display() {return num;
}int main() {int* p;p = display();for (int i = 0; i < 5; i++) {std::cout << "*(p+" << i << "):" << *(p + i) << std::endl;}return 0;
}

输出结果：

        这种情况简单容易。缺点就是任何人都有可能在任何时候修改这个全局数组，而且该函数的下一次调用会覆盖数组的内容。 

3、使用静态数组 static 

#include<iostream>int* display() {static int num[5] = { 3,4,5,6,8 };return num;
}int main() {int* p;p = display();for (int i = 0; i < 5; i++) {std::cout << "*(p+" << i << "):" << *(p + i) << std::endl;}return 0;
}

输出结果： 

 

        使用静态数组可以保证内存不被回收，而且可以防止任何人修改这个数组。只有拥有指向该数组的指针的函数才能修改这个静态数组，不过同时该函数的下一次调用会覆盖数组的内容。同时和全局数组一样，大型缓冲区闲置是非常浪费空间的。 

补充：

static int num[5]和int num[5]的区别在于变量的作用域和生命周期。

1. static int num[5]：在函数内部或者代码块内部使用static关键字声明的数组，称为静态数组。静态数组的特点是：
   - 作用域：静态数组的作用域限定在声明它的函数内部或者代码块内部。
   - 生命周期：静态数组在程序运行期间一直存在，即使函数执行完毕或者代码块结束，数组仍然存在于内存中。
   - 存储位置：静态数组存储在静态存储区，不会随着函数的调用而创建和销毁。

2. int num[5]：只使用int关键字声明的数组，称为自动数组（也称为局部数组）。自动数组的特点是：
   - 作用域：自动数组的作用域限定在声明它的函数内部或者代码块内部。
   - 生命周期：自动数组的生命周期与所在的函数执行周期相关，函数执行完毕或者代码块结束时，数组会被销毁。
   - 存储位置：自动数组存储在栈上，随着函数的调用和返回而动态创建和销毁。

总结：
静态数组的作用于是全局的，生命周期是整个程序运行期间，存储在静态存储区；
自动数组的作用域是局部的，生命周期与所在函数相关，存储在栈上。

4、显式的分配内存，在堆上动态分配内存 new / malloc

使用new动态分配内存 

#include<iostream>
char* display()
{char* buffer = new char[11];strcpy_s(buffer,11, "helloworld");return buffer;
}int main()
{char* str;str = display();std::cout << str;delete[] str; // 释放内存return 0;
}

输出结果为： 

        在上述代码中，我们使用strcpy_s函数来进行字符串复制操作。注意，我们还将缓冲区大小作为第二个参数传递给strcpy_s，确保不会发生缓冲区溢出。
        注意，在使用动态内存分配时，需要确保在不再使用时手动释放内存，以避免内存泄漏。

 使用malloc动态分配内存

#include<iostream>
char* fun()
{int i;char* buffer = (char*)malloc(sizeof(char) * 20); if (buffer != NULL) {strcpy_s(buffer,20, "abcdefgwwwwwwweeeww");}return buffer;
}int main()
{char* str;str = fun();if (str != NULL) {std::cout << str << std::endl;free(str); // 释放内存}return 0;
}

输出结果： 

部分引用自：

C/C++ 返回函数内局部变量和局部变量的地址_c++返回地址的函数-CSDN博客