C语言栈实现出现segmentation fault (core dumped)错误求助

问题背景 #

初学C语言的开发者在实现栈的push和pop基本功能时，编译运行后出现segmentation fault (core dumped)错误，代码如下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define MAXSIZE 100

struct stack
{
  int a[MAXSIZE];
  int Top;
};

/*
 * Add an element to stack
 */
void push(struct stack *pu)
{
  int element;

  printf("element: ");
  scanf(" %d", &element);
  pu->a[pu->Top] = element;

  if(pu->a[pu->Top] >= MAXSIZE -1)
     {
        printf("stack is full\n");
 } else{
        // Prints out the top most element
    printf("Top is: %d\n", pu->a[pu->Top]); 
 }
}

/*
* Pop/Remove an element from the stack
*/
void pop(struct stack *po)
{
  printf("You're in pop function.\n");
     if(po->Top <= -1)
    {
       printf("stack is underflow");
    } else{
       printf("%d will be remove from the stack", po->a[po->Top]);
       printf("%d has been removed from the stack", po->a[po->Top]);
    }
}
void Second(char x[])
{
  struct stack pa;

     if(x[1] == 'u')
    {
           push(&pa);
     } else if(x[1] == 'o'){
       pop(&pa);
     }
}   

int main()
{
  int element;

     char s[MAXSIZE];
     struct stack ps;   
     ps.Top = -1; 

     printf("Push or Pop?\n");
 scanf("%s", &s);

 Second(s);    
}                               

错误原因分析 #

• 栈结构体未初始化：Second函数中定义的struct stack pa没有初始化Top成员，其值为随机垃圾值。执行push或pop时，访问pu->a[pu->Top]会因下标越界触发段错误。
• scanf参数错误：scanf("%s", &s);中s是数组名，本身就是指向数组首元素的指针，不需要取地址操作。传入&s会导致指针类型不匹配，可能破坏内存。
• push函数逻辑错误：
  • 栈满判断条件错误：应该检查栈顶指针pu->Top >= MAXSIZE -1，而非栈顶元素的值pu->a[pu->Top] >= MAXSIZE -1。
  • 操作顺序错误：应先判断栈是否已满，再添加元素，且添加后需要将Top指针自增。
• pop函数逻辑缺失：仅打印了栈顶元素，未将Top指针自减，没有完成弹出元素的实际操作。

修复后的代码 #

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define MAXSIZE 100

struct stack
{
  int a[MAXSIZE];
  int Top;
};

/*
 * Add an element to stack
 */
void push(struct stack *pu)
{
  // 先判断栈是否已满
  if(pu->Top >= MAXSIZE -1)
  {
    printf("stack is full\n");
    return;
  }

  int element;
  printf("element: ");
  scanf(" %d", &element);
  // Top先自增，再赋值
  pu->Top++;
  pu->a[pu->Top] = element;
  printf("Top is: %d\n", pu->a[pu->Top]); 
}

/*
* Pop/Remove an element from the stack
*/
void pop(struct stack *po)
{
  printf("You're in pop function.\n");
  if(po->Top <= -1)
  {
    printf("stack is underflow\n");
    return;
  }
  printf("%d will be removed from the stack\n", po->a[po->Top]);
  // Top自减完成弹出操作
  po->Top--;
  printf("Top is now: %d\n", po->Top >= -1 ? (po->Top == -1 ? -1 : po->a[po->Top]) : -1);
}

void Second(char x[], struct stack *stk)
{
  if(x[0] == 'P' && x[1] == 'u') // 更严谨的判断，避免输入其他字符串出错
  {
    push(stk);
  } else if(x[0] == 'P' && x[1] == 'o'){
    pop(stk);
  } else {
    printf("Invalid input, please enter Push or Pop\n");
  }
}   

int main()
{
  char s[MAXSIZE];
  struct stack ps;   
  ps.Top = -1; // 初始化栈顶指针为-1，表示空栈

  printf("Push or Pop?\n");
  scanf("%s", s); // 去掉多余的&符号

  Second(s, &ps); // 将主函数中初始化好的栈传入Second函数
}                               

关键修复说明 #

1. 统一使用主函数中初始化好的栈实例，避免在Second函数中创建未初始化的栈。
2. 修正push函数的操作顺序：先判断栈满，再自增Top、赋值元素。
3. 完善pop函数：添加Top自减操作，完成弹出逻辑。
4. 修正scanf的参数错误，同时增强输入判断的严谨性。
5. 所有分支添加return，避免后续不必要的执行。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者TILTNGO