内存越界分析与解决办法——20110707

本文详细解析了C++中内存访问越界的现象及其原因,并提供了识别和解决这类问题的方法。通过一个简单的例子展示了内存访问越界的具体表现,并说明了为何增加变量后程序可能崩溃。此外,文章还强调了养成良好编程习惯的重要性,以避免因内存访问越界导致的潜在错误。

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1. 原理分析
经常有些新C++程序员问:C++的类的成员个数是不是有限制,为什么我加一个变量后程序就死了?或者说:是不是成员变量的顺序很重要,为什么我两个成员变量顺序换一换程序就不行了?凡此种种之怪现象,往往都是内存访问越界所致。

何谓内存访问越界,简单的说,你向系统申请了一块内存,在使用这块内存的时候,超出了你申请的范围。例如,你明明申请的是100字节的空间,但是你由于某种原因写入了120字节,这就是内存访问越界。内存访问越界的后果是:你的写入破坏了本不属于你的空间。

下面是一个简单的例子:
int a;
char b[16]="abcd";
int c;

a = 1;
c = 2;
printf("a=%d,c=%d\n", a,c);
memset(b, 0,32); //注意这里访问越界了,你只有16字节空间,却修改了32字节
printf("a=%d,c=%d\n", a,c);

你可以看出,在memset前后,两个printf语句打印出来的值并不一样,因为memset越界后修改了a或者c的值(由于不同编译器对变量在空间中顺序的安排可能有不同策略,因此我用两个变量,希望能抓到越界信息。对于VC,debug模式下系统添加了很多填充字节,你可能需要增加越界的数量才能看到效果)


2. 为什么增加一个变量后程序就崩溃了?
增加一个变量后,内存中变量的布局也发生了变化。如果一个内存越界破坏了一个不含指针的结构,程序虽然逻辑不对,但是不至于崩溃。但是如果增加变量后,内存访问越界破坏了一个指针,则会导致程序崩溃。

例如:

int a;
char b[128];
//bool c;
char* d=new char[128];
int e;

b[136] = '\0';
b[137] = '\0';
b[138] = '\0';
b[139] = '\0';
strcpy(d, "haha");
注意, b访问越界了8个字节位置处的4个字节。如果没有c,那么越界破坏了e变量,不会导致程序崩溃。但是加上c之后,破坏的变量可能就是d了,由于指针被破坏后,一旦访问就是内存访问违例,导致程序崩溃。

这也解释了为什么交换顺序会导致程序崩溃。如果上面情况没有变量c,你交换e和d,结构也是类似的,程序也一样要崩溃。

3. 为什么有些情况越界了程序也没错?
这主要是说这个话的人对什么是“错”没有正确的认识。程序不是只有崩溃了才是错!你破坏了别的变量,那个变量总有被使用的时候,尽管那个变量不会导致诸如程序崩溃、报警之类的严重错误,但是其计算结果必然是错误的。你说“程序没错”,是因为你根本没有发现错误而已。这种情况甚至比程序直接崩溃还要恶劣,因为程序一旦崩溃你肯定会去查,可以在导致真正严重的问题之前就把问题解决了。而如果计算错误隐藏到很晚,你的损失就可能很大了。(例如,一颗卫星上天了,你才发现一台仪器由于软件故障无法测量真正的数据,那得多少损失?)

4. 如何解决内存访问越界问题?
老实说没有好的方法。遇到这种问题,首先你得找到哪里有内存访问越界,而一个比较麻烦得问题在于,出现错误得地方往往不是真正内存越界得地方。对于内存访问越界,往往需要进行仔细得代码走查、单步跟踪并观察变量以及在调试环境得帮助下对变量进行写入跟踪(如VC6就有一旦变量被修改就break得机制)。

更重要得是,程序员要养成良好的编程习惯,在修改每个数组时一定要对这个数组有多少空间有清醒的认识,否则一旦出错,找到原因是很痛苦的事情。
### 程序运行时出现错误的原因及解决方案 #### 段错误 (Segmentation Fault) 段错误是一种常见的程序运行时错误,主要发生在 Linux 系统中。其根本原因是程序试图访问未被分配给它的内存区域或以非法方式操作合法内存区域[^1]。以下是可能导致段错误的一些原因及其对应的解决方案: - **指针错误**: 使用未初始化的指针、空指针解引用或者越界访问数组都会引发段错误。 - *解决方案*: 在编写代码时应始终验证指针的有效性并确保它们指向有效的内存位置。可以利用调试工具如 `gdb` 或者静态分析器来检测潜在的指针问题。 - **栈溢出**: 当函数调用层次过深或局部变量占用过多空间时可能发生栈溢出。 - *解决方案*: 调整编译选项增加栈大小,或将大尺寸数据结构移至堆区管理。 --- #### R6034 运行时错误 此错误表明应用程序在启动过程中未能成功加载 C 运行库(CRT),通常是由于环境配置不当引起的[^2]。具体成因可能包括但不限于以下几种情形: - **动态链接库(DLL)冲突**: 如果多个版本的 CRT 同时存在于系统路径中,则可能会发生冲突。 - *解决办法*: 将项目所需的特定版次 DLL 文件放置于可执行文件同一目录下,并确认 PATH 变量设置无误。 - **缺少必要的依赖项**: 部分旧版软件可能需要安装 Microsoft Visual C++ Redistributable Package 才能正常工作。 - *建议措施*: 下载对应平台架构(32位/64位) 的最新 VC++ redistributables 并完成部署。 --- #### 运行库文件损坏 当计算机遭受恶意软件感染或是人为删除某些核心组件之后,便会出现此类状况[^3]。针对这种情况有如下处理手段可供参考: - 对受损的目标文件重新提取自原始介质恢复; - 更新操作系统补丁包修复已知漏洞从而间接改善稳定性表现; ```bash sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade ``` 上述命令适用于基于 Debian 的发行版用于保持系统的最新状态。 --- #### 微信小程序中的常见问题 对于开发微信小程序而言,除了传统意义上的逻辑缺陷之外还存在特有的挑战比如事件传播机制紊乱等问题[^4]: - 若遇到点击穿透现象可通过修改交互行为定义加以规避——即采用 catchMove 来拦截不必要的手势传递动作序列。 ```javascript // 示例代码展示如何防止触摸事件冒泡到父级节点上去 <view bindtap="onTap" catchtouchmove="preventTouchMove"></view> Page({ preventTouchMove() {}, }); ``` ---
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