如果程序运行时出现段错误,用gdb可以很容易定位到究竟是哪一行引发的段错误,例如这个小程序:
实例一:
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int man = 0;
scanf("%d", man);
return 0;
}
调试过程如下:
$ gdb main
...
(gdb) r
Starting program: /home/akaedu/main
123
Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x00175ed7 in _IO_vfscanf () from /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6
(gdb) bt
#0 0x00175ed7 in _IO_vfscanf () from /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6
#1 0x0017caa9 in __isoc99_scanf () from /lib/tls/i686/cmov/libc.so. 6
#2 0x0804842a in main () at main.c:6
在gdb中运行,遇到段错误会自动停下来,这时可以用命令查看当前执行到哪一行代码了。gdb显示段错误出现在_IO_vfscanf函数中,用bt命令可以看到这个函数是被main.c的第6行间接调用的,也就是scanf这行代码引发的段错误。仔细观察程序发现是man前面少了个&。
继续调试上一节的程序,上一节最后提出修正Bug的方法是在循环中加上判断条件,如果不是数字就报错退出,不仅输入字母可以报错退出,输入超长的字符串也会报错退出。
表面上看这个程序无论怎么运行都不出错了,但假如我们把while (1)循环去掉,每次执行程序只转换一个数:
实例二:
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int sum = 0, i = 0;
char input[5];
scanf("%s", input);
for (i = 0; input[i] != '\0'; i++) {
if (input[i] < '0' || input[i] > '9') {
printf("Invalid input!\n");
sum = -1;
break;
}
sum = sum*10 + input[i] - '0';
}
printf("input=%d\n", sum);
return 0;
}
然后输入一个超长的字符串,看看会发生什么:
$ ./main
1234567890
Invalid input!
input=-1
看起来正常。再来一次,这次输个更长的:
$ ./main
1234567890abcdef1234567890abcdef
Invalid input!
input=-1
Segmentation fault
又出段错误了。我们按照同样的方法用gdb调试看看:
$ gdb main
...
(gdb) r
Starting program: /home/akaedu/main
1234567890abcdef1234567890abcdef
Invalid input!
input=-1
Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x0804852e in main () at main.c:19
19 }
(gdb) l
14 }
15 sum = sum*10 + input[i] - '0';
16 }
17 printf("input=%d\n", sum);
18 return 0;
19 }
gdb指出,段错误发生在第19行。可是这一行什么都没有啊,只有表示main函数结束的}括号。
这可以算是一条规律,如果某个函数的局部变量发生访问越界,有可能并不立即产生段错误,而是在函数返回时产生段错误。
想要写出Bug-free的程序是非常不容易的,即使scanf读入字符串这么一个简单的函数调用都会隐藏着各种各样的错误,有些错误现象是我们暂时没法解释的:
- 为什么变量i的存储单元紧跟在input数组后面?
- 为什么同样是访问越界,有时出段错误有时不出段错误?
- 为什么访问越界的段错误在函数返回时才出现?
- 还有最基本的问题,为什么scanf输入整型变量就必须要加&,否则就出段错误,而输入字符串就不要加&?
这些问题在后续章节中都会解释清楚。
其实现在讲scanf这个函数为时过早,读者还不具备充足的基础知识。
学C语言不可能不去了解底层计算机体系结构和操作系统的原理,不了解底层原理连一个scanf函数都没办法用好,更没有办法保证写出正确的程序。