运行 C 程序后未定义的计算机行为

Question

我说得对，因为我无法解释我将要描述的情况。我需要你的关注！

昨天我用C写了一个程序。该程序将一个字符串作为输入，如果该字符串是这种形式的“PKPKKKPPPKKKP”，即由仅包含'P'和'K'字符，它会打印你是或否。 YES 如果单个“P”字符与“K”字符匹配。就像我们对括号字符问题'(', ')'所做的那样，只是我不得不使用'P'而不是'('，而不是')'，'K'。

在此处的一些帮助下，我设法完成了该程序并且它运行正常。我认为复制代码不会帮助任何人，但我会解释它是如何工作的。

节目说明： 程序接受一个字符串（字符串最长可达 500）作为输入，如果字符串只包含 'P' 和 'K' 字符，它会打印 YES 或 NO，如上所述，否则它拒绝它。然后它逐个字符地读取输入，当它找到“P”时，它被压入堆栈，否则弹出。 （我用链表实现了堆栈，因此用户将能够给出他想要的尽可能大的字符串（或者我是这么认为的......））。 在用户键入字符串之前，符号“A”在堆栈中。因此，输入由程序逐个字符地分析，如果找到一个“P”，则将其推入堆栈，否则弹出堆栈。如果最后的栈顶是 'A' 字符，则程序打印 YES，否则打印 NO。

问题描述： 所以我今天和我的一个朋友一起表演这个节目。一切都很好。直到我将一个非常大的字符串作为输入传递，例如 300'P's 和 300'K's（记住我的字符串是一个 char 字符串 [500]）。它打印的是。然后我输入了一个像 800'P's+800'K's 这样的字符串。它没有正确运行。 这就是问题所在，在那次事件之后，无论我输入一个字符串，一个普通的“PKPKPK”，它都会打印出数百万个奇怪的符号（ x └ X ╨ x └ X ╨ x ）。我发誓我没碰过密码！我再次编译，再次运行，还是一样！我的电脑（Windows 10）好像出了点问题。 问题继续到另一个程序......我试图制作一个简单的程序，只是为了运行一个用链表实现的堆栈。我按下字符“a”并打印它。它打印'á'。我按了“b”。它打印'h'。我按了“d”。它打印“L”。

显然我不应该输入这么大的字符串，因为它的长度限制是 500。但问题仍然存在！我不能再用链表编写程序了。生无可恋！

代码：

#include "stdio.h"
#define FIRST_SYMBOL_IN_STACK 'A'
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define STR_LENGTH 50
#define YES "YES"
#define NO "NO"
#define PLA 'P'
#define KAL 'K'

typedef struct node {
    char simvolo_eisodou;
    struct node *next;
} node; 

node *top = NULL; // the top of the stack

void push(char simvolo_eisodou); //stack function
int isStackEmpty(); //stack function
void pop(); //stack function
void printStack(); //print the current stack elements
int isInputValid(char *string); 
void printWelcome();

int main() {
    char input_string[STR_LENGTH], apantisi = 'G';  //O xristis mporei na dwsei input_string mikous ews 500 xaraktires
    push(FIRST_SYMBOL_IN_STACK);
    int i = 0;
    scanf("%s", input_string);

    if (isInputValid(input_string)) {
        while (input_string[i] != '\0') {
            if (input_string[i] == PLA) {
                push(PLA);
                printStack();
            } else {
                pop();
                printStack();;
            }
            i++;
        }
    } else {
        printf("Den anagnwristike to %s, input_string=(P|K)*\n");
        _exit(-1);
    }

    if (top->simvolo_eisodou == FIRST_SYMBOL_IN_STACK) {
        printf("%s\n", YES);
    } else {
        printf("%s\n", NO);
    }

    return 0;
}

void push(char simvolo_eisodou) {
    node *newNode = (node*)malloc(sizeof(node));
    newNode->simvolo_eisodou = simvolo_eisodou;
    newNode->next = top;
    top = newNode;
    free(newNode);
}

int isStackEmpty() { //Thewrw oti i stoiva einai adeia otan i korifi einai to arhiko simvolo
    if (top->simvolo_eisodou == FIRST_SYMBOL_IN_STACK) {
        return TRUE;
    }
    return FALSE;
}

void pop( ){
    if (isStackEmpty()) {
        printf("KENO\n");
        printf("%s\n", NO);
        _exit(-1);
    }
    node *temp = top;
    top = top->next;
    free(temp);
}

void printStack() {
    node *current = top;
    while (current != NULL) {
        printf("%c ", current->simvolo_eisodou);
        current = current->next;
    }
    free(current);
    printf("\n");
}

int isInputValid(char *string) {
    int i = 0;
    while (*(string + i) != '\0') {
        if (!(*(string + i) == 'P' || *(string + i) == 'K')) {
            return 0;
        }
        ++i;
    }
    return 1;
}

void printWelcome() {
    printf("\n====================================================================\n");
    printf("Welcome\n");
    printf("====================================================================\n");
    printf("\n\n\n Plz type input_string=(P|K)*\n");
}

Answer 1

您的代码具有未定义行为 (UB)。使用 UB 运行代码的结果是不可预测的。它有时看起来有效，但不能保证每次都会出现相同的结果。

您的 UB 的至少一个来源是此代码：

top=newNode;
free(newNode);

一旦newNode 被释放，top 指针就会变得无效，并且对该指针的任何取消引用都将导致 UB。

Answer 2

您的代码开始于：

#define STR_LENGTH 50

// ...  in main
char input_string[STR_LENGTH];
scanf("%s", input_string);

在您的问题中，您谈到了长度为500 的缓冲区。但是你的代码中没有这样的缓冲区，长度是50。

如果您输入 50 个或更多字符，则会导致 undefined behaviour。这意味着任何事情都可能发生。在这种情况下，您无法控制发生的事情，并且您不应该期待任何特定的行为。

解决此问题的唯一方法是停止缓冲区溢出。您必须更改您的代码，以免溢出。

您的程序描述是它应该支持最多 500 个字符的字符串。实现这一目标的一种方法是：

char input_string[501];   // +1 for terminator
scanf("%500s", input_string);   // IMPORTANT: 500 limiter

如果你想在他们输入太多时报告错误，而不是仅仅忽略它，你可以这样写：

if ( !isspace(getchar()) )    // requires #include <ctype.h>
{
    fprintf(stderr, "Too many characters entered - aborting program");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

例如。

如果您真的想支持任意长度的输入，那么您需要切换到更复杂的内存策略（例如，链表，或随着输入的增长重新分配缓冲区）。

---

关于您的代码的其他说明：

• 你使用来自#include <stdlib.h>的函数，所以你必须有那一行
• printf("Den anagnwristike to %s, input_string=(P|K)*\n") 有一个 %s 但没有对应的参数，这也会导致未定义的行为
• 使用exit(EXIT_FAILURE) 而不是_exit(-1);

注意。可能还有其他问题，我没有检查你的整个程序。