常见的C编程段错误及对策

嵌入式ARM 2021-12-10 12:00

一、指针没有指向一块合法的内存

定义了指针变量,但是没有为指针分配内存,即指针没有指向一块合法的内存。浅显的例子就不举了,这里举几个比较隐蔽的例子。

1、结构体成员指针未初始化

struct student
{
   char *name;
   int score;
}stu,*pstu;

int main()
{
   strcpy(stu.name,"Jimy");
   stu.score = 99;
   return 0;
}

很多初学者犯了这个错误还不知道是怎么回事。这里定义了结构体变量stu,但是他没想到这个结构体内部char *name 这成员在定义结构体变量stu 时,只是给name 这个指针变量本身分配了4 个字节。name 指针并没有指向一个合法的地址,这时候其内部存的只是一些乱码。所以在调用strcpy 函数时,会将字符串"Jimy"往乱码所指的内存上拷贝,而这块内存name 指针根本就无权访问,导致出错。解决的办法是为name 指针malloc 一块空间。

同样,也有人犯如下错误:

int main()
{
   pstu = (struct student*)malloc(sizeof(struct student));
   strcpy(pstu->name,"Jimy");
   pstu->score = 99;
   free(pstu);
   return 0;
}

为指针变量pstu 分配了内存,但是同样没有给name 指针分配内存。错误与上面第一种情况一样,解决的办法也一样。这里用了一个malloc 给人一种错觉,以为也给name 指针分配了内存。

2、没有为结构体指针分配足够的内存

int main()
{
   pstu = (struct student*)malloc(sizeof(struct student*));
   strcpy(pstu->name,"Jimy");
   pstu->score = 99;
   free(pstu);
   return 0;
}

为pstu 分配内存的时候,分配的内存大小不合适。这里把sizeof(struct student)误写为sizeof(struct student*)。当然name 指针同样没有被分配内存。解决办法同上。

3、函数的入口校验

不管什么时候,我们使用指针之前一定要确保指针是有效的。

一般在函数入口处使用assert(NULL != p)对参数进行校验。在非参数的地方使用if(NULL != p)来校验。但这都有一个要求,即p 在定义的同时被初始化为NULL 了。比如上面的例子,即使用if(NULL != p)校验也起不了作用,因为name 指针并没有被初始化为NULL,其内部是一个非NULL 的乱码。

assert 是一个宏,而不是函数,包含在assert.h 头文件中。如果其后面括号里的值为假,则程序终止运行,并提示出错;如果后面括号里的值为真,则继续运行后面的代码。这个宏只在Debug 版本上起作用,而在Release 版本被编译器完全优化掉,这样就不会影响代码的性能。

有人也许会问,既然在Release 版本被编译器完全优化掉,那Release 版本是不是就完全没有这个参数入口校验了呢?这样的话那不就跟不使用它效果一样吗?

是的,使用assert 宏的地方在Release 版本里面确实没有了这些校验。但是我们要知道,assert 宏只是帮助我们调试代码用的,它的一切作用就是让我们尽可能的在调试函数的时候把错误排除掉,而不是等到Release 之后。它本身并没有除错功能。再有一点就是,参数出现错误并非本函数有问题,而是调用者传过来的实参有问题。assert 宏可以帮助我们定位错误,而不是排除错误。

二、为指针分配的内存太小

为指针分配了内存,但是内存大小不够,导致出现越界错误。

char *p1 = “abcdefg”;
char *p2 = (char *)malloc(sizeof(char)*strlen(p1));
strcpy(p2,p1);

p1 是字符串常量,其长度为7 个字符,但其所占内存大小为8 个byte。初学者往往忘了字符串常量的结束标志“\0”。这样的话将导致p1 字符串中最后一个空字符“\0”没有被拷贝到p2 中。解决的办法是加上这个字符串结束标志符:

char *p2 = (char *)malloc(sizeof(char)*strlen(p1)+1*sizeof(char));

这里需要注意的是,只有字符串常量才有结束标志符。比如下面这种写法就没有结束标志符了:

char a[7] = {‘a’,’b’,’c’,’d’,’e’,’f’,’g’};

另外,不要因为char 类型大小为1 个byte 就省略sizof(char)这种写法。这样只会使你的代码可移植性下降。

三、内存分配成功,但并未初始化

犯这个错误往往是由于没有初始化的概念或者是以为内存分配好之后其值自然为0。未初始化指针变量也许看起来不那么严重,但是它确确实实是个非常严重的问题,而且往往出现这种错误很难找到原因。

曾经有一个学生在写一个windows 程序时,想调用字库的某个字体。而调用这个字库需要填充一个结构体。他很自然的定义了一个结构体变量,然后把他想要的字库代码赋值给了相关的变量。但问题就来了,不管怎么调试,他所需要的这种字体效果总是不出来。

我在检查了他的代码之后,没有发现什么问题,于是单步调试。在观察这个结构体变量的内存时,发现有几个成员的值为乱码。就是其中某一个乱码惹得祸!因为系统会按照这个结构体中的某些特定成员的值去字库中寻找匹配的字体,当这些值与字库中某种字体的某些项匹配时,就调用这种字体。

但是很不幸,正是因为这几个乱码,导致没有找到相匹配的字体!因为系统并无法区分什么数据是乱码,什么数据是有效的数据。只要有数据,系统就理所当然的认为它是有效的。

也许这种严重的问题并不多见,但是也绝不能掉以轻心。所以在定义一个变量时,第一件事就是初始化。你可以把它初始化为一个有效的值,比如:

int i = 10;
char *p = (char *)malloc(sizeof(char));

但是往往这个时候我们还不确定这个变量的初值,这样的话可以初始化为0 或NULL。

int i = 0;
char *p = NULL;

如果定义的是数组的话,可以这样初始化:

int a[10] = {0};

或者用memset 函数来初始化为0:

memset(a,0,sizeof(a));

memset 函数有三个参数,第一个是要被设置的内存起始地址;第二个参数是要被设置的值;第三个参数是要被设置的内存大小,单位为byte。这里并不想过多的讨论memset 函数的用法,如果想了解更多,请参考相关资料。

至于指针变量如果未被初始化,会导致if 语句或assert 宏校验失败。这一点,上面已有分析。

四、内存越界

内存分配成功,且已经初始化,但是操作越过了内存的边界。这种错误经常是由于操作数组或指针时出现“多1”或“少1”。比如:

int a[10] = {0};
for (i=0; i<=10; i++)
{
   a[i] = i;
}

所以,for 循环的循环变量一定要使用半开半闭的区间,而且如果不是特殊情况,循环变量尽量从0 开始。

五、内存泄漏

内存泄漏几乎是很难避免的,不管是老手还是新手,都存在这个问题。甚至包括windows,Linux 这类软件,都或多或少有内存泄漏。

也许对于一般的应用软件来说,这个问题似乎不是那么突出,重启一下也不会造成太大损失。但如果你开发的是嵌入式系统软件呢?比如汽车制动系统,心脏起搏器等对安全要求非常高的系统。你总不能让心脏起搏器重启吧,人家阎王老爷是非常好客的。

会产生泄漏的内存就是堆上的内存(这里不讨论资源或句柄等泄漏情况),也就是说由malloc 系列函数或new 操作符分配的内存。如果用完之后没有及时free 或delete,这块内存就无法释放,直到整个程序终止。

1、告老还乡求良田

怎么去理解这个内存分配和释放过程呢?先看下面这段对话:

万岁爷:爱卿,你为朕立下了汗马功劳,想要何赏赐啊?

某功臣:万岁,黄金白银,臣视之如粪土。臣年岁已老,欲告老还乡。臣乞良田千亩以荫后世,别无他求。

万岁爷:爱卿,你劳苦功高,却仅要如此小赏,朕今天就如你所愿。户部刘侍郎,查看湖广一带是否还有千亩上等良田未曾封赏。

刘侍郎:长沙尚有五万余亩上等良田未曾封赏。

万岁爷:在长沙拨良田千亩封赏爱卿。爱卿,良田千亩,你欲何用啊?

某功臣:谢万岁。长沙一带,适合种水稻,臣想用来种水稻。种水稻需要把田分为一亩一块,方便耕种。

。。。。

2、如何使用malloc 函数

不要莫名其妙,其实上面这段小小的对话,就是malloc 的使用过程。malloc 是一个函数,专门用来从堆上分配内存。使用malloc 函数需要几个要求:

内存分配给谁?这里是把良田分配给某功臣。

分配多大内存?这里是分配一千亩。

是否还有足够内存分配?这里是还有足够良田分配。

内存的将用来存储什么格式的数据,即内存用来做什么?

这里是用来种水稻,需要把田分成一亩一块。分配好的内存在哪里?这里是在长沙。

如果这五点都确定,那内存就能分配。下面先看malloc 函数的原型: (void *)malloc(int size) malloc 函数的返回值是一个void 类型的指针,参数为int 类型数据,即申请分配的内存大小,单位是byte。内存分配成功之后,malloc 函数返回这块内存的首地址。你需要一个指针来接收这个地址。但是,由于函数的返回值是void *类型的,所以必须强制转换成你所接收的类型。也就是说,这块内存将要用来存储什么类型的数据。

比如: char *p = (char *)malloc(100); 在堆上分配了100 个字节内存,返回这块内存的首地址,把地址强制转换成char *类型后赋给char *类型的指针变量p。同时,告诉我们这块内存将用来存储char 类型的数据。也就是说,你只能通过指针变量p 来操作这块内存。这块内存本身并没有名字,对它的访问是匿名访问。

上面就是使用malloc 函数成功分配一块内存的过程。但是,每次你都能分配成功吗?

不一定。上面的对话,皇帝让户部侍郎查询是否还有足够的良田未被分配出去。使用malloc函数同样要注意这点:如果所申请的内存块大于目前堆上剩余内存块(整块),则内存分配会失败,函数返回NULL。注意这里说的“堆上剩余内存块”不是所有剩余内存块之和,因为malloc 函数申请的是连续的一块内存。

既然malloc 函数申请内存有不成功的可能,那我们在使用指向这块内存的指针时,必须用if(NULL != p)语句来验证内存确实分配成功了。

3、用malloc 函数申请0 字节内存

另外还有一个问题:用malloc 函数申请0 字节内存会返回NULL 指针吗?

可以测试一下,也可以去查找关于malloc 函数的说明文档。申请0 字节内存,函数并不返回NULL,而是返回一个正常的内存地址。但是你却无法使用这块大小为0 的内存。这好尺子上的某个刻度,刻度本身并没有长度,只有某两个刻度一起才能量出长度。对于这一点一定要小心,因为这时候if(NULL != p)语句校验将不起作用。

4、内存释放

既然有分配,那就必须有释放。不然的话,有限的内存总会用光,而没有释放的内存却在空闲。与malloc 对应的就是free 函数了。free 函数只有一个参数,就是所要释放的内存块的首地址。比如上例: free(p); free 函数看上去挺狠的,但它到底作了什么呢?

其实它就做了一件事:斩断指针变量与这块内存的关系。比如上面的例子,我们可以说malloc 函数分配的内存块是属于p 的,因为我们对这块内存的访问都需要通过p 来进行。free 函数就是把这块内存和p 之间的所有关系斩断。从此p 和那块内存之间再无瓜葛。至于指针变量p 本身保存的地址并没有改变,但是它对这个地址处的那块内存却已经没有所有权了。那块被释放的内存里面保存的值也没有改变,只是再也没有办法使用了。

这就是free 函数的功能。按照上面的分析,如果对p 连续两次以上使用free 函数,肯定会发生错误。因为第一使用free 函数时,p 所属的内存已经被释放,第二次使用时已经无内存可释放了。关于这点,我上课时让学生记住的是:一定要一夫一妻制,不然肯定出错。

malloc 两次只free 一次会内存泄漏;malloc 一次free 两次肯定会出错。也就是说,在程序中malloc 的使用次数一定要和free 相等,否则必有错误。这种错误主要发生在循环使用malloc 函数时,往往把malloc 和free 次数弄错了。这里留个 练习:

写两个函数,一个生成链表,一个释放链表。两个函数的参数都只使用一个表头指针。

5、内存释放之后

既然使用free 函数之后指针变量p 本身保存的地址并没有改变,那我们就需要重新把p的值变为NULL: p = NULL; 这个NULL 就是我们前面所说的“栓野狗的链子”。如果你不栓起来迟早会出问题的。比如:在free(p)之后,你用if(NULL != p)这样的校验语句还能起作用吗?例如:

char *p = (char *)malloc(100);
strcpy(p, “hello”);
free(p); /* p 所指的内存被释放,但是p 所指的地址仍然不变*/

if (NULL != p)
{
  /* 没有起到防错作用*/
  strcpy(p, “world”); /* 出错*/
}

释放完块内存之后,没有把指针置NULL,这个指针就成为了“野指针”,也有书叫“悬垂指针”。这是很危险的,而且也是经常出错的地方。所以一定要记住一条:free 完之后,一定要给指针置NULL。

同时留一个问题:对NULL 指针连续free 多次会出错吗?为什么?如果让你来设计free函数,你会怎么处理这个问题?

六、内存已经被释放了,但是继续通过指针来使用

这里一般有三种情况:

第一种:就是上面所说的,free(p)之后,继续通过p 指针来访问内存。解决的办法就是给p 置NULL。

第二种:函数返回栈内存。这是初学者最容易犯的错误。比如在函数内部定义了一个数组,却用return 语句返回指向该数组的指针。解决的办法就是弄明白栈上变量的生命周期。

第三种:内存使用太复杂,弄不清到底哪块内存被释放,哪块没有被释放。解决的办法是重新设计程序,改善对象之间的调用关系。

上面详细讨论了常见的六种错误及解决对策,希望读者仔细研读,尽量使自己对每种错误发生的原因及预防手段烂熟于胸。一定要多练,多调试代码,同时多总结经验。


END

来源:嵌入式云IOT技术圈

版权归原作者所有,如有侵权,请联系删除。

推荐阅读
在部队当程序员有多爽?
在大公司天天调参数,感觉快废了~
STM32中常用的C语言知识点,开始复习!

→点关注,不迷路←
嵌入式ARM 关注这个时代最火的嵌入式ARM,你想知道的都在这里。
评论
  • 在快速发展的能源领域,发电厂是发电的支柱,效率和安全性至关重要。在这种背景下,国产数字隔离器已成为现代化和优化发电厂运营的重要组成部分。本文探讨了这些设备在提高性能方面的重要性,同时展示了中国在生产可靠且具有成本效益的数字隔离器方面的进步。什么是数字隔离器?数字隔离器充当屏障,在电气上将系统的不同部分隔离开来,同时允许无缝数据传输。在发电厂中,它们保护敏感的控制电路免受高压尖峰的影响,确保准确的信号处理,并在恶劣条件下保持系统完整性。中国国产数字隔离器经历了重大创新,在许多方面达到甚至超过了全球
    克里雅半导体科技 2025-01-03 16:10 87浏览
  • 物联网(IoT)的快速发展彻底改变了从智能家居到工业自动化等各个行业。由于物联网系统需要高效、可靠且紧凑的组件来处理众多传感器、执行器和通信设备,国产固态继电器(SSR)已成为满足中国这些需求的关键解决方案。本文探讨了国产SSR如何满足物联网应用的需求,重点介绍了它们的优势、技术能力以及在现实场景中的应用。了解物联网中的固态继电器固态继电器是一种电子开关设备,它使用半导体而不是机械触点来控制负载。与传统的机械继电器不同,固态继电器具有以下优势:快速切换:确保精确快速的响应,这对于实时物联网系统至
    克里雅半导体科技 2025-01-03 16:11 132浏览
  • Matter加持:新世代串流装置如何改变智能家居体验?随着现在智能家庭快速成长,串流装置(Streaming Device,以下简称Streaming Device)除了提供更卓越的影音体验,越来越多厂商开始推出支持Matter标准的串流产品,使其能作为智能家庭中枢,连结多种智能家电。消费者可以透过Matter的功能执行多样化功能,例如:开关灯、控制窗帘、对讲机开门,以及操作所有支持Matter的智能家电。此外,再搭配语音遥控器与语音助理,打造出一个更加智能、便捷的居家生活。支持Matter协议
    百佳泰测试实验室 2025-01-03 10:29 109浏览
  • 从无到有:智能手机的早期探索无线电话装置的诞生:1902 年,美国人内森・斯塔布菲尔德在肯塔基州制成了第一个无线电话装置,这是人类对 “手机” 技术最早的探索。第一部移动手机问世:1938 年,美国贝尔实验室为美国军方制成了世界上第一部 “移动” 手机。民用手机的出现:1973 年 4 月 3 日,摩托罗拉工程师马丁・库珀在纽约曼哈顿街头手持世界上第一台民用手机摩托罗拉 DynaTAC 8000X 的原型机,给竞争对手 AT&T 公司的朋友打了一个电话。这款手机重 2 磅,通话时间仅能支持半小时
    Jeffreyzhang123 2025-01-02 16:41 160浏览
  • 【工程师故事】+半年的经历依然忧伤,带着焦虑和绝望  对于一个企业来说,赚钱才是第一位的,对于一个人来说,赚钱也是第一位的。因为企业要活下去,因为个人也要活下去。企业打不了倒闭。个人还是要吃饭的。企业倒闭了,打不了从头再来。个人失业了,面对的不仅是房贷车贷和教育,还有找工作的焦虑。企业说,一个公司倒闭了,说明不了什么,这是正常的一个现象。个人说,一个中年男人失业了,面对的压力太大了,焦虑会摧毁你的一切。企业说,是个公司倒闭了,也不是什么大的问题,只不过是这些公司经营有问题吧。
    curton 2025-01-02 23:08 247浏览
  • 影像质量应用于多个不同领域,无论是在娱乐、医疗或工业应用中,高质量的影像都是决策的关键基础。清晰的影像不仅能提升观看体验,还能保证关键细节的准确传达,例如:在医学影像中,它对诊断结果有着直接的影响!不仅如此,影像质量还影响了:▶ 压缩技术▶ 存储需求▶ 传输效率随着技术进步,影像质量的标准不断提高,对于研究与开发领域,理解并提升影像质量已成为不可忽视的重要课题。在图像处理的过程中,硬件与软件除了各自扮演着不可或缺的基础角色,有效地协作能够确保图像处理过程既高效又具有优异的质量。软硬件各扮演了什么
    百佳泰测试实验室 2025-01-03 10:39 89浏览
  • 国际标准IPC 标准:IPC-A-600:规定了印刷电路板制造过程中的质量要求和验收标准,涵盖材料、外观、尺寸、焊接、表面处理等方面。IPC-2221/2222:IPC-2221 提供了用于设计印刷电路板的一般原则和要求,IPC-2222 则针对高可靠性电子产品的设计提供了进一步的指导。IPC-6012:详细定义了刚性基板和柔性基板的要求,包括材料、工艺、尺寸、层次结构、特征等。IPC-4101:定义了印刷电路板的基板材料的物理和电气特性。IPC-7351:提供了元件封装的设计规范,包括封装尺寸
    Jeffreyzhang123 2025-01-02 16:50 181浏览
  • 自动化已成为现代制造业的基石,而驱动隔离器作为关键组件,在提升效率、精度和可靠性方面起到了不可或缺的作用。随着工业技术不断革新,驱动隔离器正助力自动化生产设备适应新兴趋势,并推动行业未来的发展。本文将探讨自动化的核心趋势及驱动隔离器在其中的重要角色。自动化领域的新兴趋势智能工厂的崛起智能工厂已成为自动化生产的新标杆。通过结合物联网(IoT)、人工智能(AI)和机器学习(ML),智能工厂实现了实时监控和动态决策。驱动隔离器在其中至关重要,它确保了传感器、执行器和控制单元之间的信号完整性,同时提供高
    腾恩科技-彭工 2025-01-03 16:28 134浏览
  • 本文继续介绍Linux系统查看硬件配置及常用调试命令,方便开发者快速了解开发板硬件信息及进行相关调试。触觉智能RK3562开发板演示,搭载4核A53处理器,主频高达2.0GHz;内置独立1Tops算力NPU,可应用于物联网网关、平板电脑、智能家居、教育电子、工业显示与控制等行业。查看系统版本信息查看操作系统版本信息root@ido:/# cat /etc/*releaseDISTRIB_ID=UbuntuDISTRIB_RELEASE=20.04DISTRIB_CODENAME=focalDIS
    Industio_触觉智能 2025-01-03 11:37 106浏览
  • 前言近年来,随着汽车工业的快速发展,尤其是新能源汽车与智能汽车领域的崛起,汽车安全标准和认证要求日益严格,应用范围愈加广泛。ISO 26262和ISO 21448作为两个重要的汽车安全标准,它们在“系统安全”中扮演的角色各自不同,但又有一定交集。在智能网联汽车的高级辅助驾驶系统(ADAS)应用中,理解这两个标准的区别及其相互关系,对于保障车辆的安全性至关重要。ISO 26262:汽车功能安全的基石如图2.1所示,ISO 26262对“功能安全”的定义解释为:不存在由于电子/电气系统失效引起的危害
    广电计量 2025-01-02 17:18 200浏览
  • 在测试XTS时会遇到修改产品属性、SElinux权限、等一些内容,修改源码再编译很费时。今天为大家介绍一个便捷的方法,让OpenHarmony通过挂载镜像来修改镜像内容!触觉智能Purple Pi OH鸿蒙开发板演示。搭载了瑞芯微RK3566四核处理器,树莓派卡片电脑设计,支持开源鸿蒙OpenHarmony3.2-5.0系统,适合鸿蒙开发入门学习。挂载镜像首先,将要修改内容的镜像传入虚拟机当中,并创建一个要挂载镜像的文件夹,如下图:之后通过挂载命令将system.img镜像挂载到sys
    Industio_触觉智能 2025-01-03 11:39 94浏览
  • 光耦合器,也称为光隔离器,是一种利用光在两个隔离电路之间传输电信号的组件。在医疗领域,确保患者安全和设备可靠性至关重要。在众多有助于医疗设备安全性和效率的组件中,光耦合器起着至关重要的作用。这些紧凑型设备经常被忽视,但对于隔离高压和防止敏感医疗设备中的电气危害却是必不可少的。本文深入探讨了光耦合器的功能、其在医疗应用中的重要性以及其实际使用示例。什么是光耦合器?它通常由以下部分组成:LED(发光二极管):将电信号转换为光。光电探测器(例如光电晶体管):检测光并将其转换回电信号。这种布置确保输入和
    腾恩科技-彭工 2025-01-03 16:27 126浏览
  • 车身域是指负责管理和控制汽车车身相关功能的一个功能域,在汽车域控系统中起着至关重要的作用。它涵盖了车门、车窗、车灯、雨刮器等各种与车身相关的功能模块。与汽车电子电气架构升级相一致,车身域发展亦可以划分为三个阶段,功能集成愈加丰富:第一阶段为分布式架构:对应BCM车身控制模块,包含灯光、雨刮、门窗等传统车身控制功能。第二阶段为域集中架构:对应BDC/CEM域控制器,在BCM基础上集成网关、PEPS等。第三阶段为SOA理念下的中央集中架构:VIU/ZCU区域控制器,在BDC/CEM基础上集成VCU、
    北汇信息 2025-01-03 16:01 144浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦