C 程序分段错误

Question

我很难在类项目的一些代码中定位分段错误（这部分未分级）。我正在为一个 OS 类实现一个队列，并且在 add 函数中遇到了分段错误。

void AddQueue(QElem * head, QElem * item) {
    printf("WHERE\n");
    if(head == NULL){
        printf("THE\n");
        head = item;
        //item->next = item;
        //item->prev = item;
    }
    else{
        printf("$^&*\n");
        (head->prev)->next = item;
        printf("ARE\n");
        item->prev = (head->prev);
        printf("YOU\n");
        item->next = head;
        printf("FAILING\n");
        head->prev = item;
    }
    printf("!?!?!?\n");
}

我有一个从不同类调用的测试函数...

void TestAddQueue()
{
    printf("********************************************\n");
    printf("Begin testing the add test function\n");
    printf("********************************************\n");

    QElem * queue;
    InitQueue(queue);


    for(int i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("Adding element %d\n", i+1);
        QElem * newElem = NewItem();
        printf("Changing payload value\n");
        newElem->payload = i+100;
        printf("Adding to the queue\n");
        AddQueue(queue, newElem);
        printf("Item added, payload value = %d\n", queue->payload);
        printf("The previous payload = %d\n", queue->prev->payload);

    }
    for(int i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("Rotating list", i+1);
        RotateQ(queue);
        printf("Printing element %d\n", i+1);
        printQElem(queue);
    }
}

这里是 NewItem 函数...

QElem * NewItem()
{
    // just return a new QElem struct pointer on the heap
    QElem * newItem = calloc(1,sizeof(QElem));
    newItem->next = newItem;
    newItem->prev = newItem;
    newItem->payload = -1;
    return newItem;
}

...这是运行程序的输出...

********************************************
Begin testing the add test function
********************************************
Adding element 1
Changing payload value
Adding to the queue
WHERE
THE
!?!?!?
Segmentation fault

现在传递给 add 函数的头指针应该是 NULL，因为它发送到一个初始化函数，该函数只是将指针的值设置为 NULL，所以我不认为这会导致我的问题。

我的猜测是下一行是导致问题的原因...

printf("Item added, payload value = %d\n", queue->payload);

可能当我尝试获取有效负载值时，我尝试访问的结构不再存在，或者队列指针以某种方式移动到了无效空间。任何朝着正确方向的反馈或轻推将不胜感激。

旁注：这是在 Unix 服务器环境 (bash) 中编译的，目前我无法访问 IDE 来调试和查看变量。

Answer 1

在 C 中，参数是按值传递的，这意味着它们是复制的。更改副本当然不会更改原件。

所以在AddQueue 函数中，变量head 是一个副本，你可以随心所欲地改变，你最初传递给函数的变量根本不会改变。

为了能够更改参数，您需要按引用传递，C 没有，但可以使用指针来模拟。这当然意味着要通过引用传递指针，您必须将指针传递给指针。

---

所以对于你的代码，它会是这样的

void AddQueue(QElem ** head, QElem * item) {
    if(*head == NULL){
        *head = item;
    }
    ...
}

...

AddQueue(&queue, newElem);

上述更改首先使AddQueue 获取指向QElem 的指针，从而使其模拟传递引用习语。要使用原始指针，请使用取消引用运算符*，它为您提供指针指向的值（在本例中为原始指针）。然后要实际将指针传递给指针，您必须在指针变量上使用地址运算符&。

Answer 2

head = item 对AddQueue 函数之外发生的事情没有任何影响。如果您将空指针作为head 传递给AddQueue，则在AddQueue 完成后，该指针仍将为空。

Answer 3

感谢@Joachim，我能够让我的队列按预期运行。请参阅下面的重构代码。

首先添加函数...

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//
//  Add Queue
//
//      Adds a queue item, pointed to by `item`, to the end of the queue pointed
//      to by `head`.
//
//      Note: Tested 2-12-2015 using proj_1.c tests. PASSED -Dave
//
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
int AddQueue(QElem ** head, QElem ** item) {

    //If the queue is empty...
    if(*head == NULL){
        //Point the head to the item.  The new item's next/prev were initialized
        //to point to itself already.
        *head = *item;
    }
    //If there are already elements in the queue...
    else{
        // insert the new element at the end of the list (just to the left
        // of the head) setting the next and previous values of the
        // appropriate nodes to the new values.
        ((*head)->prev)->next = *item;
        (*item)->prev = ((*head)->prev);
        (*item)->next = *head;
        (*head)->prev = *item;
    }
    return TRUE;
}

接下来是新的物品功能...

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//
//  New Item
//
//      Returns a pointer to a new queue element created in heap memory.
//
//      Note: Calloc is a more precise way of allocating, but is basically the
//      same as malloc, the 1 denotes how many of the item to reserve mem for.
//      -Dave
//
//      Note: Tested 2-12-2015 using proj_1.c tests. PASSED -Dave
//
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
QElem * NewItem()
{
    // just return a new QElem struct pointer on the heap with values initialized
    QElem * newItem = calloc(1,sizeof(QElem));
    newItem->next = newItem;
    newItem->prev = newItem;
    newItem->payload = -1;
    return newItem;
}

现在为测试添加功能...

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//
//  A test function for the add function.  It will create a queue of items
//  and attempt to iterate through them and print the value of the payload
//
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
void TestAddQueue(QElem ** queue){
    printf("********************************************\n");
    printf("Begin testing the add test function\n");
    printf("********************************************\n");

    InitQueue(&(*queue));

    for(int i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("Adding element %d\n", i+1);
        QElem * newElem = NewItem();
        printf("Changing payload value\n");
        newElem->payload = i+100;
        printf("Adding to the queue\n");
        AddQueue(&(*queue), &newElem);
        printf("Item added, payload value = %d\n", newElem->payload);
        printf("The previous payload = %d\n", (*queue)->prev->prev->payload);

    }
}