源于《C陷阱与缺陷》----研究程序死循环问题

简介: 所以最后答案应该就是打印了12次xiao tao,然后越界访问出现错误,使arr[10]=0,arr[11]=0了 但最后答案却不是这样。

本题来源于《C陷阱与缺陷》这本书,从本质上讲解程序死循环的原因,关键在于栈的空间使用方式。


研究程序死循环的原因


题目1:


在VS2019 X86环境下测试:

int main()
{
  int i;
  int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
  for (i = 0; i < 12; i++)
  {
    printf("xiao tao\n");
    arr[i] = 0;
  }
  return 0;
}


你觉得该代码有什么问题呢?


1.越界访问
2.死循环


第一个问题越界访问非常容易看出来,数组arr只有10个元素,下标从0-9,而循环12次,肯定越界访问了


每次都会打印一个xiao tao,并且把对应的arr[i]置为0。


所以最后答案应该就是打印了12次xiao tao,然后越界访问出现错误,使arr[10]=0,arr[11]=0了


但最后答案却不是这样。


答案变成了死循环了,死循环打印xiao tao


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死循环的原因是什么呢?


这里涉及有关栈空间的知识:


1.
内存空间分为栈区,堆区和静态区
栈区一般存放局部变量,函数参数,函数返回值等
堆区是用来分配动态开辟的空间的
静态区是存放全局变量,static修饰的静态变量等

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2.局部变量是在栈区存放的


3.栈区的使用习惯:
先使用高地址处的空间
再使用低地址处的空间


4.数组的地址随着下标的增长,地址是由低到高变化的


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注意:


该测试是在VS2019 X86环境下进行,其他环境可能不一样,结果也就不一样,不能一概而论。


在变量i与数组之间一定有两个整形空间吗?


答案:不一定。


在VS2019 X86环境下,变量i与数组之间确实空了两个整形变量空间大小。


而在VC6.0环境下,变量i与数组之间没有剩余空间。


在gcc环境下,变量i与数组之间有一个整形空间大小


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解决方法


可能有的人会这样想将变量i定义在数组的下面这样就不会发生死循环了


我们从栈空间使用方面来看,这样当然可以避免死循环,但是难道我们以后写数组都要把i写在数组的后面吗?


这样只能解决当前的问题,而不能解决根本。不过现在的编译器大多数会自己修改这个死循环问题,比如将变量的i的地址放在数组的下面,在release版本就是这样进行优化不会死循环。


我们一般可能想不到这样本质原因,但我们可以通过调试来解决这个问题


当让i不断的++,当i等于10时将arr[10]置0,当i等于11时将arr[11]置0,然后我们通过调试监视发现arr[12]与i的值相等,这时我们就要想到为什么会死循环了,arr[12]的地址就等于i的地址,将arr[12]修改成0,就等于将i改为0了。


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将arr[12]置0,发现i也变成0了


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总结


其实这道题是在特殊环境下才能实现的,但我们还是要注意的是其中的知识点:

1.栈区的使用习惯

先使用高地址的空间

再使用低地址的空间

2.数组随着下标的增长,地址不断增大


题目2:


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本题来源于某公司面试题,与题1一模一样,都是会越界访问,发生死循环,本质上都是栈空间使用问题。

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