linux 段错误

4. 段错误 请点评

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：

#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.
0xb7e1404b in _IO_vfscanf () from /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6
(gdb) bt
#0  0xb7e1404b in _IO_vfscanf () from /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6
#1  0xb7e1dd2b in scanf () from /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6
#2  0x0804839f 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我们的scanf函数调用的，所以是scanf这一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：

#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 
1234567890abcdef
Invalid input!
input=-1
Segmentation fault

又出段错误了。我们按同样的方法用gdb调试看看：

$ gdb main
...
(gdb) r
Starting program: /home/akaedu/main 
1234567890abcdef
Invalid input!
input=-1

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x0804848e 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。但还是有必要讲的，学完这一阶段之后读者应该能写出有用的程序了，然而一个只有输出而没有输入的程序算不上 是有用的程序，另一方面也让读者认识到，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。段错误bug的调试 我们在用C/C++语言写程序的时侯，内存管理的绝大部分工作都是需要我们来做的。实际上，内存管理是一个比较繁琐的工作，无论你多高明，经验多丰富，难 免会在此处犯些小错误，而通常这些错误又是那么的浅显而易于消除。但是手工“除虫”（debug），往往是效率低下且让人厌烦的，本文将就"段错误"这个 内存访问越界的错误谈谈如何快速定位这些"段错误"的语句。
下面将就以下的一个存在段错误的程序介绍几种调试方法：

同学们在做Linux练习的时候，编译完程序，执行的时候,有时会莫名的出现 “Segment fault”，即段错误，段错误是让许多C程序员都头疼的提示，因为对于这种模糊的提示，很难判断错误在哪里。那么什么事段错误呢？以及怎么发现程序中的 段错误以及如何避免发生段错误呢？

1.什么是段错误？

所谓的段错误就是指访问的内存超出了系统所 给这个程序的内存空间，通常这个值是由gdtr来保存的，他是一个48位的寄存器，其中的32位是保存由它指向的gdt表，后13位保存相应于gdt的下 标，最后3位包括了程序是否在内存中以及程序的在cpu中的运行级别,指向的gdt是由以64位为一个单位的表，在这张表中就保存着程序运行的代码段以及 数据段的起始地址以及与此相应的段限和页面交换还有程序运行级别还有内存粒度等等的信息。一旦一个程序发生了越界访问，cpu就会产生相应的异常保护，于 是segmentation fault就出现了。

通过上面的解释，段错误应该就是访问了不可访问的内存，这个内存区要么是不存在的，要么是受到系统保护的。

2.那什么操作会引起段错误呢？

粗略的分一下类：

1）往受到系统保护的内存地址写数据

有些内存是内核占用的或者是其他程序正在使用，为了保证系统正常工作，所以会受到系统的保护，而不能任意访问。

2）内存越界(数组越界，变量类型不一致等)

3）其他

例如：

<1>定义了指针后记得初始化，在使用的时候记得判断是否为NULL

<2>在使用数组的时候是否被初始化，数组下标是否越界，数组元素是否存在等

<3>在变量处理的时候变量的格式控制是否合理等

3.那么我们如何去发现程序中的段错误呢？

通过学习前人的经验和开发的工具，不断的尝试和研究，找出更恰当的方法来避免、发现并处理它。对于一些常见的地方，我们可以避免，对于一些“隐藏”的地方，我们要发现它，发现以后就要及时处理，避免留下隐患。

用gdb来调试，在运行到段错误的地方，会自动停下来并显示出错的行和行号，gdb也是最常用的，如果需要用gdb调试，记得在编译的时候加上-g参数。