常驻 .c 文件无法访问不透明指针

Question

当从定义文件访问不透明结构内部的结构时，我遇到了一个奇怪的分段错误。我最近刚刚了解了不透明指针，但我的猜测是，我在分配内部结构时做错了。但是，在第一次调用该结构时，它似乎可以工作，并且在同一方法中无法访问它。

所以我在connection.h 中定义了我的不透明结构指针：

#ifndef _Connection_h
#deifne _Connection_h
// Connection opaque pointer
typedef struct connection;
// API
_Bool connection_connect(struct connection *self);
#endif // _Connection_h

然后在connection.c 内部分配struct sockaddr_un 类型的内部serv 结构指针。

#include "../connection.h"

struct connection {
  _Bool (*connect)();
  char *(*get_name)();
  char name[MAX_NAMELEN];
  char hostname[MAX_NAMELEN];
  uint serv_id;
  struct sockaddr_un *serv; // Server socket structure
};

// ** Public Interface **
_Bool connection_connect(struct connection *self) {
  printf("Generic connection (opaque pointer)..\n");
  strcpy(self->name, SERVERNAME);
  // Socket path
  char path[108];
  strcpy(path, SERVERNAME);
  strcat(path, "_socket");
  printf("self->name = %s\n", self->name);
  // Allocate the serv socket structure
  self->serv = malloc(sizeof(*self->serv));
  strcpy(self->serv->sun_path, path);
  self->serv->sun_family = AF_UNIX;
  printf("self->serv->sun_path = %s\n", self->serv->sun_path);
  printf("self->serv->sun_family = %hn\n", self->serv->sun_family);
  
  // Locate the host
  char hostname[MAX_NAMELEN];
  gethostname(hostname, MAX_NAMELEN);
  strcpy(self->hostname, hostname);

  if ((self->serv_id = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
    handle_error("Socket");
  return 1;
}

然后connection接口方法的分配由客户端处理。对于最小的可重现示例，client 类型实现可以像这样处理接口方法分配：

#include "../connection.h"

typedef struct connection {
  void (*connect)();
} *client;

void client_connect(client self) {
  connection_connect(self);
  printf("Client connection..\n");
}

client make_client(client self) {
  client tmp = malloc(sizeof(client));
  tmp->connect = client_connect;
  return tmp;
}

// Main procedure
int main(int argc, char **argv) {
  client c = make_client(c);
  c->connect(c);
  return 0;
}

执行后，分配的结构首先似乎被正确分配，并且它的实例可以访问，直到最后一个printf：

Generic connection (opaque pointer)..
self->name = freebay
self->serv->sun_path = freebay_socket
[1]    210938 segmentation fault (core dumped)

(gdb) p self->serv
$1 = (struct sockaddr_un *) 0x66203d2068746170
(gdb) x self->serv
0x66203d2068746170: Cannot access memory at address 0x66203d2068746170

我的问题是，为什么self->serv 在同一方法中使用后无法访问？

Answer 1

你没有分配足够的内存：

self->serv = malloc(sizeof(struct sockaddr_un *));

您正在为指向struct sockaddr_un 的指针分配足够的空间，而不是一个实例。指针大小小于结构体大小，因此当您尝试写入结构体时，您写入的内存超出了分配内存的末尾，从而触发了undefined behavior。

分配空间的正确方法是：

self->serv = malloc(sizeof(struct sockaddr_un));

甚至更好：

self->serv = malloc(sizeof(*self->serv));

因为后者不关心类型是什么。

另外，这是不正确的：

printf("self->serv->sun_family = %hn\n", self->serv->sun_family);

因为%hn 期待的是short int *，而不是short int。将其更改为 %hd。

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通过您给出的完整示例，我们现在可以看到您的每个 .c 文件中都有两个名称相同的不兼容结构。

您的主文件将struct connection 定义为：

typedef struct connection {
  void (*connect)();
} *client;

而 connection.c 将其定义为：

struct connection {
  _Bool (*connect)();
  char *(*get_name)();
  char name[MAX_NAMELEN];
  char hostname[MAX_NAMELEN];
  uint serv_id;
  struct sockaddr_un *serv; // Server socket structure
};

您的主文件在make_client 中创建了前者的一个实例：

client tmp = malloc(sizeof(client));

这本身是无效的，因为您再次为指针分配空间，而不是结构的实例。它需要是：

client tmp = malloc(sizeof(*tmp));

但即使你修复了这个问题，你也可以将此指针传递给connection_connect，它需要一个指向后一个结构的指针，而不是前者。

所有会创建struct connection 实例并修改其成员的函数都应该驻留在真正定义所在的connection.c 中。这就是不透明结构的工作方式。

Answer 2

编译你的代码我发现了这个：

connection.c:37:43: warning: format specifies type 'short *' but the argument has type 'sa_family_t' (aka 'unsigned char') [-Wformat]
        printf("self->serv->sun_family = %hn\n", self->serv->sun_family);
                                         ~~~     ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1 warning generated.

如果你写：

printf("self->serv->sun_family = %cn\n", self->serv->sun_family);

程序没有错误

Answer 3

在将数据复制到它之前，您没有分配self->serv->sun_path。在那之后肯定会出问题。

除非sun_path 是char 的数组。