数组遍历指针递增时因nullptr检查错误引发Segmentation fault

问题详情 #

编译命令：

clang++ -Wall -std=c++11 -o replacement.o replacement.cpp && ./replacement.o

运行错误：

zsh: segmentation fault  ./replacement.o

原代码：

#include <iostream>

int count_occurances(char* p, char x)
{
    int count = 0;
    // count number of times x occurs in p
    while (p != nullptr)
    {
        if (*p == x)
            ++count;
        ++p;
    }
    return count;
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    // insert code here...
    char num_array[4] = {'a', 'b', 'b', 'c'};
    std::cout << "Running count occurances array" << count_occurances(num_array, 'b') << "done\n" ;
    return 0;
}

错误原因 #

你定义的num_array是普通字符数组，没有以'\0'（空字符）结尾，而且循环条件while (p != nullptr)完全错误：指针p是数组首地址，递增后只会指向数组后续元素或数组外的内存，永远不会变成nullptr。这导致指针越界访问不属于程序的内存，触发段错误。

修复方案 #

方案1：用C风格字符串（带终止符） #

给数组添加'\0'终止符，同时修改循环条件判断指针指向的内容是否为终止符：

#include <iostream>

int count_occurances(char* p, char x)
{
    int count = 0;
    // 判断当前字符是否为终止符，而非指针是否为nullptr
    while (*p != '\0')
    {
        if (*p == x)
            ++count;
        ++p;
    }
    return count;
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    // 字符串字面量自动添加'\0'，也可以手动定义为{'a','b','b','c','\0'}
    char num_array[] = "abbc";
    std::cout << "Running count occurances array: " << count_occurances(num_array, 'b') << " done\n" ;
    return 0;
}

方案2：传递数组长度（更安全） #

不依赖终止符，直接把数组长度传给函数，按长度遍历：

#include <iostream>

// 新增长度参数
int count_occurances(char* p, char x, int length)
{
    int count = 0;
    for (int i = 0; i < length; ++i)
    {
        if (p[i] == x)
            ++count;
    }
    return count;
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    char num_array[4] = {'a', 'b', 'b', 'c'};
    // 传递数组长度，用sizeof计算数组元素个数
    std::cout << "Running count occurances array: " << count_occurances(num_array, 'b', sizeof(num_array)/sizeof(num_array[0])) << " done\n" ;
    return 0;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Valyrian