C语言 段错误（Segmentation Fault）

1、段错误

在内存管理中，操作系统为每个进程分配特定的内存区域，并进行内存访问保护。访问未分配的内存或越界访问会触发段错误，终止程序执行。

段错误通常发生在以下几种情况下：

1）访问未分配的内存，比如读取或写入空指针或无效地址。

#include <stdio.h>

int main() {
    int *ptr = NULL;  // 空指针
    *ptr = 42;        // 访问空指针，触发段错误
    return 0;
}

2）访问只读内存区域，试图修改常量字符串或代码段。

#include <stdio.h>

int main() {
    // 定义一个字符串常量
    char *str = "Hello, world!";
    
    // 尝试修改字符串的第一个字符
    str[0] = 'h';  // 这里会产生段错误

    printf("%s\n", str);

    return 0;
}

3）栈溢出，例如无限递归导致的栈空间耗尽。

#include <stdio.h>

void recursiveFunction() {
    printf("Recursing...\n");
    recursiveFunction();  // 无限递归调用
}

int main() {
    recursiveFunction();
    return 0;
}

4）超出数组边界，访问数组中无效的索引位置。

#include <stdio.h>

int main() {
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};  // 定义一个大小为5的整数数组

    // 正确访问数组元素
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("arr[%d] = %d\n", i, arr[i]);
    }

    // 错误：访问数组边界之外的索引
    printf("arr[5] = %d\n", arr[5]);  // 此处将访问第6个元素（无效的索引）

    return 0;
}

2、避免段错误

段错误是由于非法内存访问导致的运行时错误，常见原因包括访问空指针、未初始化指针、数组越界、修改只读内存和栈溢出。通过初始化指针、检查指针有效性、避免越界访问等措施，可以有效减少段错误的发生。

1）初始化指针，始终初始化指针并检查其有效性。检查指针是否为 NULL，在访问指针之前，确保它不是 NULL。

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
 
int main() { 
    int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int));  // 分配内存 
    if (ptr == NULL) { 
        printf("内存分配失败\n"); 
        return 1; 
    } 
    *ptr = 42;  // 现在可以安全地访问指针 
    printf("ptr 指向的值是: %d\n", *ptr); 
    free(ptr);  // 释放内存 
    return 0; 
} 

2）避免越界访问，严格遵守数组的边界，避免超出索引范围。

#include <stdio.h>

int main() {
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int index;

    printf("请输入索引 (0 到 4): ");
    scanf("%d", &index);

    // 检查索引是否在数组边界内
    if (index >= 0 && index < 5) {
        printf("arr[%d] = %d\n", index, arr[index]);
    } else {
        printf("错误: 索引超出范围\n");
    }

    return 0;
}

3）避免修改常量字符串，将字符串常量复制到字符数组中再修改。

#include <stdio.h>

int main() {
    // 使用字符数组存储字符串内容
    char str[] = "Hello, world!";
    
    // 可以安全地修改字符数组中的元素
    str[0] = 'h';

    printf("%s\n", str);  // 输出 "hello, world!"

    return 0;
}

4）控制递归深度，在递归函数中加入基准条件，防止无限递归。

#include <stdio.h>

// 定义最大递归深度
#define MAX_DEPTH 10

void recursiveFunction(int depth) {
    // 基准条件：如果达到最大深度，停止递归
    if (depth >= MAX_DEPTH) {
        printf("Reached maximum recursion depth of %d\n", MAX_DEPTH);
        return;
    }

    // 打印当前递归深度
    printf("Recursion depth: %d\n", depth);

    // 递归调用，并将深度增加1
    recursiveFunction(depth + 1);
}

int main() {
    // 从深度0开始递归
    recursiveFunction(0);

    return 0;
}