初始化迭代器指针：分段错误答案

【问题标题】：Initializing iterator pointer : Segmentation Fault初始化迭代器指针：分段错误
【发布时间】：2014-08-28 16:26:45
【问题描述】：

我试图在 C 中创建队列（作为一个类项目）。他们提供的演示代码适用于 Borland Turbo C。我正在尝试通过gcc 重建程序。虽然代码在 Turbo C 中完美运行，但它在运行时以 Segmentation Fault (core dumped) 的形式在 gcc 中抛出错误。

我没有包含不必要的代码部分。逐行尝试和测试。

struct node {
    int data;
    struct node *link;
};

struct queue {
    struct node *front;
    struct node *rear;
};

void initQ(struct queue *q) {
    q->front = q->rear = NULL;  //      Error : Segmentation Fault! (core dumped)
}


void main() {
    struct queue *Q;
    initQ(Q);
}

我确定问题与编译器中的 C 版本有关。由于 Turbo C 非常古老，它不支持最新的修复。我在代码的其他各个部分遇到类似的Segmentation Fault 错误，例如：

void displayQ(struct queue *q) {
        struct node *temp;
        temp->link = q->front;  //      Error : Segmentation Fault! (core dumped)
 }

问题 1：为什么 gcc 会给出这样的运行时错误？（在此代码中）

问题 2：为什么代码在 Turbo C 中可以正常工作，但在 gcc 中不行？

问题 3：这种编程风格是否有替代方案？

【问题讨论】：

广告问题 2：代码在每个版本的 C 中都是无效的，检查为什么它似乎与 Turbo C 一起工作将取决于其他几个信息。例如。平台。另请注意，它可能似乎适用于小队列，但对于较大的输入会失败，或者如果再次运行可能会立即失败，依此类推。看来，Q 恰好包含一些可以取消引用的随机值（它指向的内容以及您可能覆盖的其他数据是另一回事）。另请注意，使用 Gcc 编译时它似乎也可以工作。

标签： c pointers gcc memory

【解决方案1】：

您需要预留空间（使用malloc）：

struct queue *Q = malloc(sizeof(*Q));
initQ(Q);

或者更好calloc:

struct queue *Q = calloc(1, sizeof(*Q));
/* initQ(Q); you don't need this, calloc set all members to NULL */

最后别忘了打free(Q);。

【讨论】：

+1 使用malloc(sizeof *Q); 与malloc(sizeof(struct queue)); 进行良好的malloc() 通话。
跳过free(Q)可能会导致程序抛出Segmentation Fault!错误？
不，跳过free a memory leak 发生

【解决方案2】：

void initQ(struct queue *q) {
    q->front = q->rear = NULL;
}

在您的代码中，q 在您使用它时未初始化并指向某个随机地址。试试：

struct queue Q;
initQ(&Q);

【讨论】：

initQ() 中没有更多错误，但我在displayQ() 函数中遇到了同样的错误。

【解决方案3】：

Q 没有被初始化为特别指向任何地方，这意味着它是一个 invalid 指针值。当您将它传递给initQ 时，您尝试使用-> 运算符取消引用它。尝试取消引用无效指针会导致未定义的行为，这可能意味着从按预期工作的代码到崩溃到损坏数据的任何事情。

无论Q 在 Turbo C 下具有什么初始的、不确定的值，它都位于内存的可访问区域中（不过，它仍然是一个 invalid 指针），所以你不会得到你想要的段错误在 gcc 中做。

当您调用initQ 时，q 必须指向一个有效的对象。你可以打电话给initQ 一个现有的队列实例，如下所示：

struct queue Q; // Q is an instance of struct queue, not a pointer to it
initQ( &Q );

或者，您可以创建一个伪构造函数，为新的动态分配内存队列对象并在其上调用initQ：

struct queue *create_queue_element( )
{
  struct queue *q = malloc( sizeof *q );
  if ( q )
    initQ( q );
  return q;
}
...
struct queue *Q = create_queue_element();

【讨论】：

【解决方案4】：

问题 1：为什么 gcc 会给出这样的运行时错误？（在这段代码中）

因为代码不正确 - 你取消引用一个初始化的指针。

问题 2：为什么代码在 Turbo C 中可以正常工作，但在 gcc 中不行？

它不能正常工作，它根本没有检测到错误。 16 位 DOS 代码没有内存保护和虚拟内存的好处。它无法区分属于您的进程的实际内存（在 DOS 中没有进程内存，因为它不是多任务处理。整个 DOS 子系统在其自己的受保护 VM 中运行。您可能拥有的唯一保护是取消引用 NULL 指针。指针的值将解析为某个不确定的内存位置，并且可能看起来可以正常工作，直到其他东西将同一内存位置用于其他目的——这可能永远不会发生，有时可能会发生，或者在执行时可能会发生在另一台机器上 - 你无法分辨。

大多数情况下，当您的应用程序变得更大并使用越来越多的内存时，问题会在编写代码很久之后才显现出来。如果引用的位置恰好在您的代码空间中，您将看到代码在执行时随机更改的有趣前景。这样的错误很难找到，因为它们的原因和结果通常被时间和代码接近分开。

你写的：

struct queue *Q = NULL ;

您可能收到了运行时错误报告。这不会使代码更正确，但确实更有可能检测到此类错误。

问题 3：这种编程风格是否有替代方案？

这不是风格问题，而是正确性问题。但是，如果您始终在声明中初始化指针以指向有效实例或 NULL，则可以避免该问题或至少实现对错误的早期检测。

即使在这种情况下，在 32 位代码中，错误是在运行时检测到的，但这绝不是保证 - 您的初始化指针驻留在堆栈上，在其他情况下，它可能包含在您的进程中是有效地址的值，而您只会踩踏自己的数据。

【讨论】：