在 C 中调用函数时的段错误

Question

所以我正在构建一个虚拟机，并试图使其尽可能跨平台，突然遇到一个奇怪的错误。我的机器有一条let 指令，它为机器内存中的一个变量分配内存，并为该变量分配一个值。简而言之，let 函数调用getAddress 来获取变量的地址。 getAddress 检查变量是否已经定义，并返回地址。如果变量未定义，getAddress 调用memallocate 为变量分配内存，并返回地址。这是函数的定义：

static uint16_t memallocate(Machine *m, char *symbol){
    uint16_t allocationAddress = getFirstFree(*m);
    SymbolTable *newSymbol = (SymbolTable *)malloc(sizeof(SymbolTable));
    newSymbol->symbolName = strdup(symbol);
    newSymbol->next = NULL;
    newSymbol->mema = allocationAddress;
    if(m->symbolTable==NULL){
        m->symbolTable = newSymbol;
    }
    else{
        SymbolTable *temp = m->symbolTable;
        while(temp->next!=NULL)
            temp = temp->next;
        temp->next = newSymbol;
    }
    m->memory[allocationAddress].acquired = 1;
    m->memory[allocationAddress].data.value = 0;
    m->occupiedAddress++;
    return allocationAddress;
}

uint16_t getAddress(Machine *m, char *symbol){
    SymbolTable *table = m->symbolTable;
    while(table!=NULL){
        if(strcmp(symbol, table->symbolName)==0){
            return table->mema;
        }
        table = table->next;
    }
    uint16_t address = memallocate(m, symbol); // Here is the segfault happening
    return address;
}

这段代码在 Linux 上编译和运行得很好，但在 Windows 上，我在 memallocate 调用上遇到了段错误。由于memallocate 直接传递了getAddress 的参数，并且参数都是指针，所以它们不应该改变。但是在通过 CLion 进行调试时，我看到 memallocate 调用的参数乱七八糟，这表明某种堆栈违规（可能是）。同样，它只发生在 Windows 中。谁能告诉我我的代码出了什么问题？ 该项目的完整代码可以在GitHub找到。

Answer 1

我获取了你的代码并通过 valgrind 在 linux 上运行它：

==13768== Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)
==13768==    at 0x109ABE: getAddress (in /home/vonaka/VirtualMachine/machine)
==13768==    by 0x10B714: let (in /home/vonaka/VirtualMachine/machine)
==13768==    by 0x109425: run (in /home/vonaka/VirtualMachine/machine)
==13768==    by 0x109F64: main (in /home/vonaka/VirtualMachine/machine)
==13768==  Uninitialised value was created by a heap allocation
==13768==    at 0x4C2BE7F: malloc (in /usr/lib/valgrind/vgpreload_memcheck-amd
==13768==    by 0x109C2F: main (in /home/vonaka/VirtualMachine/machine)
==13768== 

所以（对我们来说很幸运）这不是 Windows 特定的问题。诀窍是在第一次调用getAddress 时（当m->symbolTable 是NULL）你在memallocate 的开头调用getFirstFree(*m)，但是看看这个函数：

static uint16_t getFirstFree(Machine m) {
    uint16_t add = 0;
    while(m.memory[add].acquired)
        add++;
    return add;
}

i 在0 和number_of_instructions_in_your_input_file - 1 之间的m.memory[i].acquired 在writeInstruction 中初始化它们时都等于1，但m.memory[number_of_instructions_in_your_input_file].acquired 尚未初始化。

所以这样的事情会解决你的问题：

void writeInstruction(Machine *m, uint16_t add, Instruction ins) {
    m->memory[add].acquired = 1;
    m->memory[add].type = INSTRUCTION;
    m->memory[add].data.instruction = ins;
    m->occupiedAddress++;
    if(add + 1 < NUM_MEM)
        m->memory[add + 1].acquired = 0;
}

或者这可能更优雅（如果可行的话）：

static uint16_t getFirstFree(Machine m) {
    uint16_t add = 0;
    while (m.memory[add].acquired && add < m.occupiedAddress)
        add++;
    return add;
}

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编辑：

首先关于您的评论：

默认情况下，结构的成员初始化为0

这不是真的！

现在谈谈为什么没有malloc 时出现段错误以及它与 valgrind 警告的关系。

你有 Machine 类型的变量 m 和堆栈中的一些其他变量，m 包含 Cell memory[NUM_MEM] 并且每个 Cell 中都有 acquired （未初始化！）。您的输入文件包含 88 条指令，因此前 88 个 acquired 将在 88 次调用 writeInstruction 后正确初始化。然后程序开始通过调用一些函数来执行你的指令，包括memallocate和getFirstFree。在这个循环中：

while(m.memory[add].acquired)
    add++;

对于任何add m.memory[add].acquired 很可能不同于0，所以一旦add 等于NUM_MEM 你就有段错误。

为什么malloc 没有发生这种情况？仅仅因为你很幸运（但这不是 好 运气），你的堆比堆栈“更干净”。为什么它只发生在 Windows 中？因为这次你没那么幸运（我什至在 Windows 中都没有段错误）。