[C++知识库]C语言：段错误产生原因及简单的调试方法

段错误产生原因

1.访问不存在的内存地址

如下面代码，ptr没有申请空间就直接拷贝数据：

#include?<stdio.h>
#include?<string.h>
#include?<stdlib.h>

int?main(int?argc,?char?*argv[])
{
???char?*ptr?=?NULL;
???//This is the wrong implementation：
???strncpy(ptr,?"abc",?3);//ptr没有申请空间就直接使用

???//The?right?way:
???//ptr?=?(char?*)malloc(sizeof(char)?*?10);
???//memset(ptr,?0,?10);
???//strncpy(ptr,?"abc",?3);

???return?0;
}

2.访问只读的内存地址

错误做法：往字符串常量空间拷贝新的数据

#include?<stdlib.h>
#include?<stdio.h>
#include?<string.h>

int?main(int?argc,?char?*argv[])
{
????char?*ptr?=?"test";
????strcpy(ptr,?"TEST1");

????return?0;
}

3.访问系统保护的内存地址

如：

#include?<stdio.h>

int?main(int?argc,?char?*argv[])
{
????int?*ptr?=?(int?*)0;
????*ptr?=?100;

????return?0;
}

4.栈溢出

如：

#include?<stdlib.h>
#include?<stdio.h>
#include?<string.h>

int?main(int?argc,?char?*argv[])
{
????main(argc,?argv);
}

初学时两种常用的段错误调试方法

1.使用printf输出调试信息

这个是看似最简单但往往很多情况下是十分有效的调试方式，也许可以说是程序员用的最多的调试方式。简单来说，就是在程序的重要代码附近加上printf输出信息，这样可以跟踪并打印出段错误在代码中最可能出现的位置。

使用案例：

以下面这段错误代码为例：

#include?<stdio.h>
#include?<string.h>
#include?<stdlib.h>

int?main(int?argc,?char?*argv[])
{
???char?*ptr?=?NULL;
???//This is the wrong implementation：
???strncpy(ptr,?"abc",?3);//ptr没有申请空间就直接使用

???return?0;
}

可以在代码中添加printf调试信息：

#include?<stdio.h>
#include?<string.h>
#include?<stdlib.h>

int?main(int?argc,?char?*argv[])
{
????printf("line:%d\n",?__LINE__);?//单纯打印代码行数
???char?*ptr?=?NULL;
???//This is the wrong implementation：
???printf("line:%d\n",?__LINE__);?//单纯打印代码行数
???strncpy(ptr,?"abc",?3);//ptr没有申请空间就直接使用
????printf("line:%d\n",?__LINE__);?//单纯打印代码行数

???return?0;
}

编译运行后，会有如下输出：

line:7
line:10
Segmentation?fault?(core?dumped)

通过日志信息，就可以看到strncpy(ptr, "abc", 3);语句没有被执行，我们就可以根据定位到的位置来排除ptr是否是未分配空间或者分配的空间不足引发的问题

2.使用gcc和gdb

调试步骤：

1、为了能够使用gdb调试程序，在编译阶段加上-g参数,还是以下面这段错误代码为例：

#include?<stdio.h>
#include?<string.h>
#include?<stdlib.h>

int?main(int?argc,?char?*argv[])
{
???char?*ptr?=?NULL;
???//This is the wrong implementation：
???strncpy(ptr,?"abc",?3);//ptr没有申请空间就直接使用

???return?0;
}

编译代码添加-g选项

gcc?-g?-o?test?test.c

编译出test程序，然后用gdb调试：

linux@linux:~/test$?gdb?./test
GNU?gdb?(Ubuntu?8.1-0ubuntu3)?8.1.0.20180409-git
Copyright?(C)?2018?Free?Software?Foundation,?Inc.
License?GPLv3+:?GNU?GPL?version?3?or?later?<http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This?is?free?software:?you?are?free?to?change?and?redistribute?it.
There?is?NO?WARRANTY,?to?the?extent?permitted?by?law.??Type?"show?copying"
and?"show?warranty"?for?details.
This?GDB?was?configured?as?"x86_64-linux-gnu".
Type?"show?configuration"?for?configuration?details.
For?bug?reporting?instructions,?please?see:
<http://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>.
Find?the?GDB?manual?and?other?documentation?resources?online?at:
<http://www.gnu.org/software/gdb/documentation/>.
For?help,?type?"help".
Type?"apropos?word"?to?search?for?commands?related?to?"word"...
Reading?symbols?from?./test...done.
(gdb)?r
Starting?program:?/home/linux/test/test?

Program?received?signal?SIGSEGV,?Segmentation?fault.
0x0000555555554611?in?main?(argc=1,?argv=0x7fffffffe528)?at?test.c:9
9???????????????????????????????strncpy(ptr,?"abc",?3);//ptr没有申请空间就直接使用
(gdb)?quit
A?debugging?session?is?active.

????????Inferior?1?[process?15829]?will?be?killed.

Quit?anyway??(y?or?n)?y

从输出看出，程序到SIGSEGV信号，触发段错误，并提示地址0x0000555555554611以及代码第9行出错。

当然，还有利用core文件和gdb配置配合调试、使用objdump以及catchsegv命令的其他更为复杂的调试手段，这里就不展开讲。