从一个简单程序的GDB调试看段错误，指针的初始化及内存分配(malloc/free)

看下面一段程序：

 

#include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> void get_string( char * p ); int main(int argc, char **argv ) { unsigned int i; char *p=NULL; get_string( p ); /* print the string pointed to by p one character at a time */ for( i=0; i < strlen(p); i++ ) { printf( "p[%d] = '%c'/n", i, p[i] ); } exit( 0 ); } void get_string( char * p ) { /* make p point to the string "foobar" */ memcpy( p, "foobar", strlen( "foobar")+1 ); printf( "p's value is %p; It points to the string: /"%s/"./n", p, p); }

要求：用GDB找出程序中的两处BUG。

 

直接编译后，运行出现“段错误”，即“Segmenation fault (core dumped)）”。

用GDB单步运行：

(gdb) l 1 #include <stdio.h> 2 #include <string.h> 3 #include <stdlib.h> 4 5 void get_string( char * p ); 6 7 int main(int argc, char **argv ) 8 { 9 unsigned int i; 10 char *p=NULL; (gdb) break 9 Breakpoint 1 at 0x8048406: file aa.c, line 9. (gdb) r Starting program: /home/ysong/a.out Breakpoint 1, main () at aa.c:10 10 char *p=NULL; Missing separate debuginfos, use: debuginfo-install glibc.i686 (gdb) info locals i = 3215191144 p = 0x79bff4 (gdb) n 12 get_string( p ); (gdb) info locals i = 3215191144 p = 0x0 (gdb) n Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault. 0x0804847f in get_string (p=0x0) at aa.c:25 25 memcpy( p, "foobar", strlen( "foobar")+1 ); (gdb) backtrace

因为有char *p=NULL;

所以指针被初始化为指向地址0x0。这是违规访问内存地址，所以会出现段错误。

这里用malloc函数动态分配内存空间：

void get_string( char * p ); int main(int argc, char **argv ) { unsigned int i; char *p=(char*)malloc(100*sizeof(char)); get_string(p); /* print the string pointed to by p one character at a time */ for( i=0; i < strlen(p); i++ ) { printf( "p[%d] = '%c'/n", i, p[i] ); } free(p); exit( 0 ); } void get_string( char * p ) { /* make p point to the string "foobar" */ memcpy( p, "foobar", strlen( "foobar")+1 ); printf( "p's value is %p; It points to the string: /"%s/"./n", p, p); } 

编译后的运行结果为：

p's value is 0x9cdd008; It points to the string: "foobar".
p[0] = 'f'
p[1] = 'o'
p[2] = 'o'
p[3] = 'b'
p[4] = 'a'
p[5] = 'r'
当然，这里p的值是动态随机的。

 

 

参考文章：

指针初始化引出的问题

 

小结如下：
(1)先看例子：
#include <iostream.h>

void main()
{
char *p,*p1="hello first!";
while((*(p++) = *(p1++)) != 0);

cout<<p<<endl;
}错处：p定义时没有初始化，p是指向不定，是一个野指针。
p++可能会引用非法的内存块。
编译时不会出错，但运行时会造成程序崩溃。

(2)把上面的p初始化为NULL
#include <iostream.h>

void main()
{
char *p=NULL,*p1="hello first!";
while((*(p++) = *(p1++)) != 0);

cout<<p<<endl;
}//也错，NULL表示没有任何指向。p++没有任何意义，运行时会造成程序崩溃。这里就应该想到不能对NULL的指针进行直接操作。

(3)现在为p初始化为" ":
void main()
{
char *p=" ",*p1="hello first!";

while((*(p++) = *(p1++)) != 0);

cout<<p<<endl;
}//错：p指向的是一个const常量的内容，可以通过*(p++)形式引用该值，但是不能改变它指向const的内容。
(4)#include <iostream.h>
#include <string.h>
void main()
{
 char c[]="";
 char *p=c,*p1="hello first!";
 char *p_start=p;
 while((*(p++) = *(p1++)) != 0);
 
 cout<<c<<endl;
}//此时数组是一系列的变量了，也就是p一有指向，二不是指向常量的而是指向变量的。所以按理应该行的。问题出在c太小，造成了数组越界，所以错掉！把c的大小改来不比"hello first!"小就行了。
(5)对于的就想到用new来初始化了：
#include <iostream.h>
#include <string.h>
void main()
{
 char *p,*p1="hello first!";
 p=new char;
 char *p_start=p;
 while((*(p++) = *(p1++)) != 0);
 
 cout<<p_start<<endl;
}//现在就可以了，哈，不过，我认为在new时最好还是把它的大小给指出来，
如new char[strlen(p1)+1];如果不指定大小，我想p++会指向一些已用得地址,而这些地址又不能随便改，就会造成诸如野指针样程序崩溃了。

小结：对于前面的问题，不防这样来写：
#include <iostream.h>
#include <string.h>
void main()
{
 char *p,*p1="hello first!";
 p=new char[strlen(p1)+1];
 //p=new char;//觉得最好别这样子，new char只相当于得到一个char对
 char *p_start=p;//象,分配一个字符的空间。
 while((*(p++) = *(p1++)) != 0);
 
 cout<<p_start<<endl;
}

 

malloc()的用法：

需要包含头文件：
#include 'stdlib.h'

函数声明(函数原型)：

void *malloc(int size);

说明：malloc 向系统申请分配指定size个字节的内存空间。返回类型是 void* 类型。void* 表示未确定类型的指针。C,C++规定，void* 类型可以强制转换为任何其它类型的指针。

从函数声明上可以看出。malloc 和 new 至少有两个不同: new 返回指定类型的指针，并且可以自动计算所需要大小。比如：

int *p;

p = new int; //返回类型为int* 类型(整数型指针)，分配大小为 sizeof(int);

或：　

int* parr;

parr = new int [100];   //返回类型为 int* 类型(整数型指针)，分配大小为 sizeof(int) *100;　

而 malloc 则必须由我们计算要字节数，并且在返回后强行转换为实际类型的指针。　

int* p;　

p = (int *) malloc (sizeof(int));　

第一、malloc 函数返回的是 void * 类型，如果你写成：p = malloc (sizeof(int)); 则程序无法通过编译，报错：“不能将 void* 赋值给 int * 类型变量”。所以必须通过 (int *) 来将强制转换。

第二、函数的实参为 sizeof(int) ，用于指明一个整型数据需要的大小。如果你写成：　

int* p = (int *) malloc (1);

代码也能通过编译，但事实上只分配了1个字节大小的内存空间，当你往里头存入一个整数，就会有3个字节无家可归，而直接“住进邻居家”！造成的结果是后面的内存中原有数据内容全部被清空。

malloc 也可以达到 new [] 的效果，申请出一段连续的内存，方法无非是指定你所需要内存大小。

比如想分配100个int类型的空间：

int* p = (int *) malloc ( sizeof(int) * 100 ); //分配可以放得下100个整数的内存空间。

另外有一点不能直接看出的区别是，malloc 只管分配内存，并不能对所得的内存进行初始化，所以得到的一片新内存中，其值将是随机的。

除了分配及最后释放的方法不一样以外，通过malloc或new得到指针，在其它操作上保持一致。

 

free用法

需要包含头文件(和 malloc 一样)：

#include 'stdlib.h'

函数声明：

void free(void *block);

即： void free(指针变量)；

之所以把形参中的指针声明为 void* ，是因为free必须可以释放任意类型的指针，而任意类型的指针都可以转换为void *。

举例：

int* p = (int *) malloc(4);  

*p = 100;

free(p); //释放 p 所指的内存空间

或者：

int* p = (int *) malloc ( sizeof(int) * 100 ); //分配可以放得下100个整数的内存空间。

……

free(p);

free 不管你的指针指向多大的空间,均可以正确地进行释放，这一点释放比 delete/delete []要方便。不过，必须注意，如果你在分配指针时，用的是new或new[ ]，那么抱歉，当你在释放内存时，你并不能图方便而使用free来释放。反过来，你用malloc 分配的内存，也不能用delete/delete[] 来释放。一句话，new/delete、new[]/delete[]、malloc/free 三对均需配套使用，不可混用！

int* p = new int[100];

free(p);      //ERROR! p 是由new 所得。