C++数组分配分段错误11新手答案

【问题标题】：C++ Array Allocation Segmentation Fault 11 NewbieC++数组分配分段错误11新手
【发布时间】：2013-02-17 02:13:20
【问题描述】：

我正在通过 Robert Sedgewick 的 C++ 算法学习 C++。现在我正在研究 Eratosthenes 筛，用户指定了最大素数的上限。当我以最大 46349 运行代码时，它会运行并打印出最多 46349 的所有素数，但是当我以最大 46350 运行代码时，会发生分段错误。有人可以帮忙解释一下原因吗？

./sieve.exe 46349
 2 3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 ...

./sieve.exe 46350
 Segmentation fault: 11

代码：

#include<iostream>

using namespace std;

static const int N = 1000;

int main(int argc, char *argv[]) {
    int i, M;

    //parse argument as integer
    if( argv[1] ) {
        M = atoi(argv[1]);
    }

    if( not M ) {
        M = N;
    }

    //allocate memory to the array
    int *a = new int[M];

    //are we out of memory?
    if( a == 0 ) {
        cout << "Out of memory" << endl;
        return 0;
    }

    // set every number to be prime
    for( i = 2; i < M; i++) {
        a[i] = 1;
    }

    for( i = 2; i < M; i++ ) {
        //if i is prime
        if( a[i] ) {
            //mark its multiples as non-prime
            for( int j = i; j * i < M; j++ ) {
                a[i * j] = 0;
            }
        }
    }

    for( i = 2; i < M; i++ ) {
        if( a[i] ) {
            cout << " " << i;
        }    
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

【问题讨论】：

分段错误通常是由超出分配的内存范围的写入引起的。您应该使用调试器（或添加打印语句）来跟踪程序的进度，以便找出发生这种情况的时间点。
请注意，如果分配失败，new 将不会返回 NULL（除非指定了 nothrow，它不在此处）。它会抛出一个std::bad_alloc 异常。

标签： c++ memory-management segmentation-fault sieve-of-eratosthenes

【解决方案1】：

你这里有整数溢出：

        for( int j = i; j * i < M; j++ ) {
            a[i * j] = 0;
        }

46349 * 46349 不适合 int。

在我的机器上，将j 的类型更改为long 可以为更大的输入运行程序：

    for( long j = i; j * i < M; j++ ) {

根据您的编译器和架构，您可能必须使用long long 才能获得相同的效果。

【讨论】：

【解决方案2】：

当你用调试器运行你的程序时，你会看到它失败了

a[i * j] = 0;

i * j 溢出并变为负数。这个负数小于M，这就是为什么它再次进入循环然后访问a[-2146737495]失败。

【讨论】：

学究气，我敢肯定你知道这一点，但从技术上讲，它不一定是-2146737495。
@chris 这只是从 gdb 剪切和粘贴的。

【解决方案3】：

我明白了，问题在于将 M 声明为 int。当我声明 i、M 和 j 时，这似乎工作正常。

【讨论】：

我不会指望long 这样做。 long 至少为 32 位，任何为 32 位的实现都会导致溢出。 long long 至少是 64，它是 C++11 的正式一部分。如果处理器是 32 位并且大量处理 64 位数字，那么速度可能会出现问题，但在我有时间之前，我什至不知道会产生多大的差异。
正如NPE 所说，如果int 是32 位，那么i * j 将溢出并且可能发生坏事（如崩溃）。如果long 有更多位，则将其设为long 将起作用，对于您和您的编译器而言，long 可能是 64 位，因此i * j 不再溢出。

【解决方案4】：

在任何相当现代的 C++ 中，如果分配失败，您将不会从 new 返回空指针，除非您使用非抛出 new。您的那部分代码不会像您期望的那样工作 - 您必须捕获可能从调用 new 时发出的 std::bad_alloc。

您还希望将数组索引声明为类型size_t。

【讨论】：

你能推荐任何关于这方面的学习资料吗？我对这种语言完全陌生，还没有接触过内存管理。
@DavidWilliams，good book 总是一个好的开始。请记住，现代 C++ 不像 RAII 那样涉及内存管理，您不必在其中管理它。