malloc() 中的分段错误

Question

我需要创建一个返回整数数组的函数。这个 int 数组应该包含 min 和 max 之间的所有值（都包括在内）。

• 如果 min >= max，则应返回空指针。

问题是为什么当min = -2147483468 和max = 2147483647（以及len 变成4294967296）我得到“分段错误”？

我的代码：

   #include <stdlib.h>
   #include <stdio.h>

   int *ft_range(int min, int max)
   {
       int         *range;
       long int    len;
       long int    i;

       range = NULL;
       if (min >= max)
           return (NULL);
       len = max - min + 1;
       if(!(range = (int *)malloc(sizeof(int) * len)))
           return (NULL);
       i = 0;
       while (min < max)
       {
           range[i] = min;
           min++;
           i++;
       }
       range[i] = max;
       return (range);
   }


   int main(void)
   {
       int      max;
       int      min;
       long int     len;
       int      *range;
       long int     i;

       max = 2147483647;
       min = -2147483648;
       if (max != min)
           len = max - min + 1;
       else
           len = 0;
       i = 0;
       range = ft_range(min, max);
       while (i < len)
       {
           printf("%d", range[i]);
           i++;
       }
       free(range);
       return (0);
   }

但是，如果我输入 min = -2147483468 和 max = 2147483646 和 len = 4294967295 就可以了。

Answer 1

min 和max 是int 类型，仅保证为16 位有符号（-32768、32767），尽管编译器可能会选择使用更多位来存储值。因此，如果您期望值范围为 (-2147483468, 2147483647)，则这些值应为 long int 类型。当您提供 (-2147483468, 2147483647) 或 (-2147483468, 2147483646) 作为输入时，该程序可能会或可能不会截断某些位。这也适用于 range 的类型。

其次，变量len 是long int，它只保证是32 位有符号的（-2147483468、2147483647）。由于您希望能够存储值 4294967296，因此它需要是 long long int 或 long long unsigned int。即使long unsigned int 的范围也只有 (0, 4294967295)。这也适用于i。

另外，语句len = max - min + 1; 需要包含一个类型转换为long long int 以避免在执行算术时溢出。您可以通过以下方式添加(long long int)：len = (long long int)max - min + 1;；或者如果你想更明确：len = ((long long int)max - (long long int)min) + 1LL;

总结一下：

   #include <stdlib.h>
   #include <stdio.h>

   int *ft_range(long int min, long int max)
   {
       long int         *range;
       long long int    len;
       long long int    i;

       range = NULL;
       if (min >= max)
           return (NULL);
       len = (long long int)max - min + 1;
       if(!(range = (int *)malloc(sizeof(int) * len)))
           return (NULL);
       i = 0;
       while (min < max)
       {
           range[i] = min;
           min++;
           i++;
       }
       range[i] = max;
       return (range);
   }

旁注：范围（-2147483468、2147483647）将需要分配大约 16 GB 的内存，所以我希望你已经准备好了。

Answer 2

int 溢出 max - min + 1;

• 使用更广​​泛的数学计算尺寸。

• 使用size_t 分配大小和索引

• 添加更多错误检查。

---

int *ft_range(int min, int max) {
  // Add required test explicitly
  if (min >= max) {
    return NULL;
  }

  long long size = 1LL + max - min; // Use long long math
  if (size > SIZE_MAX/sizeof(int) || size < 1) {
    return NULL;
  }
  size_t usize = (size_t)size;

  int *range = malloc(sizeof *range * usize);
  if (range == NULL) {
    return NULL;
  }

  size_t i = 0;
  while (min < max) {
    range[i] = min;
    min++;
    i++;
  }
  range[i] = max;
  return range;
}

Answer 3

我通过使用len 和i 作为long long int 解决了这个问题，以这种方式添加long long int：

len = (long long int)max - min + 1;

另外我忘了检查malloc 是否在main() 函数中返回NULL。

这是正确的版本：

    #include <stdlib.h>
    #include <stdio.h>

    int *ft_range(int min, int max)
    {
        int             *range;
        long long int   len;
        long long int   i;

        range = NULL;
        if (min >= max)
            return (NULL);
        len = (long long int)max - min + 1;
        if(!(range = (int *)malloc(sizeof(int) * len)))
            return (NULL);
        i = 0;
        while (min < max)
        {
            range[i] = min;
            min++;
            i++;
        }
        range[i] = max;
        return (range);
    }

    int main(void)
    {
        int             *range;
        int             max;
        int             min;
        long long int   len;
        long long int   i;

        max = 2147483647;
        min = -2147483648;
        len = 0;
        if (max != min)
            len = (long long int)max - min + 1;
        i = 0;
        if(!ft_range(min, max))
            return (0);
        range = ft_range(min, max);
        while (i < len)
        {
            printf("%d", range[i]);
            i++;
        }
            free(range);
            return (0);
    }