C 函数返回 char 指针在“调试”模式下提供垃圾，但在“发布”模式下不提供垃圾

Question

只需编写一个简单的 C 程序来读取一个长二进制文件，将其分成 12 位块并附加 4 位 CRC，然后输出到另一个文件。当我在调试模式（Visual Studio 2012）下运行代码时，它会返回垃圾，但是一旦我切换到发布模式，它就可以正常工作。

切换回调试模式似乎也没有解决问题……只是想了解这里发生了什么。无论 VS 使用“发布模式”做什么，代码都可以在那里工作，但是当我使用 Dev-C++ 编译时，我总是得到与调试模式相同的垃圾。

编辑：我已建议更改在 calc 函数中使用 malloc，并在我的 main 中使用 free，但我仍然得到垃圾输出。 VS 现在运行时实际上崩溃了。

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char * calc(char bit12[])
{
    int r0,r1,r2,r3;
    int i,tmp;
    //char * bit16;
    char * bit16 = malloc(sizeof(char)*(17));
    char bits[16];
    bit16 = &bits[0];
    /* Set registers to zero */
    r0 = r1 = r2 = r3 = 0;
    /* Insert info bits, most significative first */
    for(i=0; i<12; i++) {
        /* shift registers and make mod2 (^) sums */
        tmp = r3;
        r3 = r2;
        r2 = r1 ^ tmp;
        r1 = r0 ^ tmp;
        r0 = (bit12[i] == '0') ? 0 ^ tmp : 1 ^ tmp;
    }
    /* Insert 4 zeros to finish CRC calculation */
    for(i=0; i<4; i++) {
        /* shift registers and make mod2 (^) sums */
        tmp = r3;
        r3 = r2;
        r2 = r1 ^ tmp;
        r1 = r0 ^ tmp;
        r0 = tmp;
    }
    for (i=0;i<12;i++) 
        bit16[i]=bit12[i];
    if (r3 == 1)
        bit16[12]='1';
    else
        bit16[12]='0';
    if (r2 == 1)
        bit16[13]='1';
    else
        bit16[13]='0';
    if (r1 == 1)
        bit16[14]='1';
    else
        bit16[14]='0';
    if (r0 == 1)
        bit16[15]='1';
    else
        bit16[15]='0';

    printf("Internal Function input: %s\nInternal Function output: %s\n", bit12, bit16);

    return bit16;

}


int main(){
    char str[999];
    char *os,outstr[16];
    FILE *dataIn, *dataOut;
    os = &outstr[0];

    dataIn = fopen("data.txt", "r");
    dataOut = fopen("out.txt", "w");

    if(dataIn){
        //printf("test point 1.\n");
        while(fscanf(dataIn, "%s", str)!= EOF){
            os = calc(str);
            fprintf(dataOut,"%0.16s\n", os);
            free(os);
            //printf("input: %s\n", str);
            //printf("output1: %s\n", outstr);
            //printf("output2: %s\n", os);
            system("PAUSE");
        }
        fclose(dataIn);
        fclose(dataOut);
    }else{
        printf("Error opening data!\n");
    }

    printf("end of prog.\n");
    return 0;
}

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Answer 1

garbage in “Debug” mode but not in “Release” mode

相信我这与此无关。

char bits[16]; 是一个具有自动存储持续时间的本地（数组）变量，一旦离开其声明范围，即当您的 calc 函数返回时，对它的引用将变得无效。当函数结束时，数组不再存在，当您稍后访问该指针/地址时，它的Undefined behavior。

malloc 它不是将本地数组放在堆栈上：

char * bit16 = malloc(sizeof(char)*(17)); //+1 for NUL char 
//do something
return bit16;

并在不需要时使用free清空内存。

os = calc(str);
fprintf(dataOut,"%0.16s\n", os);
free(os);

Answer 2

您正在返回一个指向局部变量的指针。虽然这可能会欺骗编译器

char * bit16;
char bits[16];

返回bit16时不起作用。

因为数据存储在calc()函数的栈帧中，所以函数返回时会被销毁。

您需要像这样使用malloc() 和memcpy() 复制值

char *bit16 = malloc(16);
if (bit16 == NULL)
    return NULL;
memcpy(bit16, bits, 16);

您应该小心，因为 bit16 数组不能用作字符串，因为它没有 '\0' 终止符。

然后你需要在calc()的返回值上调用free()

为了避免所有这些，您可以将数组作为参数传递给函数，像这样

char * calc(char bit12[], char bit16[])

然后在调用函数中

char * calc(char bit12[], char bits[])

char bit16[16];
calc(str, bit16);

不返回值，当然应该删除calc() 函数内的bits 和bit16 声明。

Answer 3

您的bits[] 数组是函数的本地数组，即在函数返回后释放。所以返回的指针中的值可以被程序的其他部分覆盖。所以很可能你会得到垃圾。有时（比如在你的 Release 中）你会很幸运并从那里得到一些有用的东西。但这完全不可靠。

Answer 4

我从事 C 编程已经很长时间了，但对我来说，您似乎从 calc() 返回了错误的指针。 bit16 指向 bits16[0]，但是在函数结束的那一刻就失效了。

所以你在两个调用之间的短时间内有一个无效的指针：

 os = calc(str);
 /* here, os points to freed memory */
 fprintf(dataOut,"%0.16s\n", os);

我相信，如果您只是在这两行之间添加一些消耗和释放内存的内容，您将能够使您的错误更具重现性。

bits16[16] 应该是 calc 之外的静态字符数组。

只是一个镜头。