你的C/C++程序为什么无法运行?揭秘Segmentation fault (1)
什么让你对C/C++如此恐惧?
晦涩的语法?还是优秀IDE的欠缺?
我想那都不是问题,最多的可能是一个类似这样的错误:
段错误(Segmentation fault)
这是新手无法避免的错误,也是老手极力回避也经常遇到的错误。
本篇,试图简略地剖析一段会引发这个错误的程序,带来一些启发。
先看两份代码,一份是错误的.
错误代码
#include "string.h"
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
void func1(char ** dest,char * src,int n) {
(*dest) = (char*)malloc(sizeof(char)*n);
strcpy(*dest,src);
}
int main(int argc,char** args) {
char ** p = NULL;
char str[] = "foreach_break";
int len = sizeof(str);
printf("%d\n",len);
func1(p,str,len);
printf("%s\n",*p);
free(p);
p = NULL;
}
正确代码
#include "stdio.h"
#include "string.h"
#include "stdlib.h"
void func1(char ** dest,char * src,int n) {
(*dest) = (char*)malloc(sizeof(char)*n);
strcpy(*dest,src);
}
int main(int argc,char** args) {
char * p = NULL;
char str[] = "foreach_break";
int len = sizeof(str);
printf("%d\n",len);
func1(&p,str,len);
printf("%s\n",p);
free(p);
//p = NULL;
}
代码意图来自技术问答中的一个huffman树不能运行的问题。
当然,我剥离掉了大部分关于huffman的部分,并稍加改动。
它们最大的不同:
错误代码:
char ** p = NULL;
func1(p,str,len);
正确代码:
char * p = NULL;
func1(&p,str,len);
也许你会奇怪,你看到“正确”的代码中居然注释了这行:
//p = NULL;
参数传递
同时,可能有人会觉得指针char ** p
向函数func1传递*p
,与指针char * p
向函数func1
传递&p
没什么不同啊?
嗯。这种想法也很有惯性,因为C语言没有类似这样的函数声明:
void func(int &)
同时,对char * p
作&p
操作不也得到个char **
吗?
运行程序
那么,我们看看程序自己怎么说?
如果你经常遇到段错误,希望你仔细看明白上面的图在说什么。
野指针
所谓野指针,就是很野的指针,你不知道它指向了哪个地址,也不知道对这个地址取值是否会出错,但,野指针也是指针,有一个存放它的内存地址.
正确的代码中,存放指针
p
的地址是0x7fffffffddc0
;
错误的代码中,存放指针p
的地址是0x7fffffffdd78
;
零指针
所谓零指针,就是指向了0x0的指针.对这个0x0取值是否会出错呢?你想一想.
悬浮指针
你对于在正确的程序中注释了p = NULL
而感到不解?
其实这没什么,取决于这个指针p
在后续代码中怎么使用.
free(p);
这句代码的执行,会释放掉指针p
所指向的内存地址,归还给操作系统.
当然前提是这个地址确有所指、你也有权访问它.
p = NULL;
这句代码的执行,是让指针p
指向了0x0
,变回了空指针.
虽然它指向的内存已经被释放,但是它还指向那个地址.
这就是悬浮指针,指向的地址已经不可用确还指向,就不是确有所指.
由于我们的main
函数即将执行完毕,所以在它返回后,存放空指针p
的地址会被释放.
因为指针
p
是main
函数的一个临时变量.
所以我们可以毫无顾虑的注释掉p = NULL
.
内存泄露
另外,如果free(p)
没有被执行,而先执行了p = NULL
,那么p
原来指向的内存空间可能就无法被正确释放,如果再也没有其它的引用指向了那块地址,那块地址就被遗忘在那里,同时不能被回收.
这个,叫内存泄露 (Memory Leak).
接着看程序
现在,我们来看看函数func1
的调用。
首先,是C代码:
然后是两段代码的对比:
你应该已经看出了差别。
错误的代码的dest
参数传入了0x0
.
接着是执行:
(*dest) = (char*)malloc(sizeof(char)*n);
这句代码在进行(*dest)
时就会发生段错误.
究其原因,就在于char ** p = NULL
让p
变成了零指针,*p
相当于对0x0
这个地址取值.
应用程序启动时,操作系统会建立一个进程(process),这个进程拥有自己独立的地址空间,称作虚拟地址空间(virtual memory space).
0x0
在这个空间中,不能被访问.
试图访问一个不能被访问的空间,就会段错误.
总结
段错误的一种,我们探索完毕.
现在你知道以下两种操作的含义了吗?
/* p指向的地址,对其取值,如果这个地址有东西,也有权取,没问题.*/
char ** p -> *p; (1)
/* 存放p的地址,或者指向p的引用,这个地址必然有东西,所以没问题*/
char * p -> &p (2);
本篇结束.
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