分段错误，大小为 4 的无效写入答案

【问题标题】：Segmentation fault, Invalid write of size 4分段错误，大小为 4 的无效写入
【发布时间】：2020-04-27 03:03:47
【问题描述】：

我有以下结构：

typedef struct ann_t {
  uint32_t xs;
  uint32_t hs;
  uint32_t ys;
  float *x;
  float *h;
  float *y;
  float **wxh;
  float **why;
} ann_t;

按如下方式初始化：

ann_t* ann_init(uint32_t xs, uint32_t hs, uint32_t ys) {
  ann_t *ann = malloc(sizeof(ann_t));
  ann->xs = xs;
  ann->hs = hs;
  ann->ys = ys;
  ann->x = calloc(xs, sizeof(float));
  ann->h = calloc(hs, sizeof(float));
  ann->y = calloc(ys, sizeof(float));

  
  ann->wxh = calloc(xs, sizeof(float*));
  ann->why = calloc(hs+1, sizeof(float*));

  
  int i, j;
  for(i = 0; i < xs; i++) {
    ann->wxh[i] = malloc(hs * sizeof(float));
  }

  for(i = 0; i < hs+1; i++) {
    ann->why[i] = malloc(ys * sizeof(float));
  }
  // printf("%p\n", ann->x);
  return ann;
}

将此代码包含在另一个程序中：

  ...

  ann_t *ann = ann_init(25, 10, 4);
  // printf("%p\n", ann->x);
  ann->x[0] = 1.0;

  ...

结果是：

分段错误（核心转储）

使用 valgrind：

==26436== 使用大小为 8 的未初始化值

...

==26436==

==26436== 大小为 4 的无效写入

...

==26436== 地址 0x4c3a78000000000 未堆栈、malloc 或（最近）释放

我试图在一个较小的程序中重现这一点，但没有成功。

将结构更改为 uint64_t 而不是 uint32_t 可以解决问题。

在ann_init 内部打印指针ann->x 我得到0x55601051f080 和外部0x1051f08000000000。

为什么会这样？

编辑： 在其中一个包含的文件中找到了罪魁祸首：

#pragma pack(1)

仍然不确定为什么会导致问题。

如果我正在做指针运算来访问结构字段，这是有道理的，但我是按名称访问结构字段，为什么它会计算错误的值？

为什么init函数里面没问题，但是外面访问失败了？

【问题讨论】：

请显示重现问题所需的所有代码。请发布minimal reproducible example。很可能，问题出在其他地方。
在启用调试信息的情况下构建（在构建时添加-g 选项），Valgrind 应该能够为您提供在代码中检测到问题的文件名和行号。还可以使用调试器来捕捉运行中的崩溃，并在代码中定位它发生的位置，并检查该点所有相关变量的值。
我刚刚运行了你的代码，就像你拥有它一样，它运行没有问题。因此，我怀疑您未显示的某些内容可能导致了段错误，或者某处可能潜伏着未定义的行为。我同意 KamilCuk 的建议：编辑您的帖子以包含相关代码区域。
这闻起来像是两个程序部分的结构声明不同......要么您更改了结构定义，但没有重新编译一个源文件，而是另一个；或者您使用两个不同的结构定义，即在不同的头文件中。首先删除所有目标文件，然后重新编译
“仍然不确定为什么这会导致问题。” 很可能（但在没有看到您的代码的情况下不确定）一个文件在结构定义（或从头文件中包含）之前具有“#pragma”，而一个文件没有。因此，两个文件都认为他们正在查看相同的结构，但一个需要填充，一个不需要。因此，当您取消对指针的引用时，它们位于错误的位置，一切都变得松散了。实际上，您可以在 printf 示例中看到这一点：一个地址的底部与另一个地址的顶部匹配；这不太可能是偶然的。

标签： c memory struct valgrind

【解决方案1】：

从 cmets 得出的问题的答案...

假设您在标题中定义了一个更简单的结构：

// header.h
typedef struct {
  char foo;
  int *ptr;
} fish_t;

还有两个源文件：

// src1.c
#include "header.h"

int dummy_int = 5;

fish_t my_fish;
my_fish.foo = 'a';
my_fish.ptr = &dummy_int;

use_fish_fn( &my_fish );

// src2.c
#pragma pack(1)
#include "header.h"

void use_fish_fn( fish_t *f )
{
  int bar = *f->ptr;
}

第一个文件（没有打包）可能会将fish_t 视为具有如下内存布局：

0: |  foo  |  pad  |  pad  |  pad  |     // one byte char, three bytes padding
4: |              ptr              |     // four byte pointer

但第二个文件（带包装）看起来像：

0: |  foo  |        ptr ...        |     // one byte char, 3/4 of pointer
4: |...ptr |                             // last part of pointer

因此，当第二个文件尝试读取（并随后取消引用）指针时，它实际上正在读取发生在填充中的任何内容，这肯定会出错。

【讨论】：