打印二维vector时触发Segmentation Fault的原因排查（哈希表作业）

这是一道作业题，我正在完成Hash Table相关的作业，在尝试打印哈希表时遇到了问题。

约束条件 #

• C++11
• 禁止使用std::map或std::unordered_map

最小可复现示例 #

#include <iostream>
#include <vector>
#include <atomic>
#include <ctime>
#include <iomanip>
#include <string>
#include <sstream>

class DataEntry {
public:
  std::string get_date() { return date; }
  std::string get_country() { return country; }
  int get_c_cases() { return c_cases; }
  int get_c_deaths() { return c_deaths; }
  inline void set_date(std::string set_date) { this->date = set_date;};
  inline void set_country(std::string set_country) { this->country = set_country;};
  inline void set_c_deaths(int set_c_deaths) { this->c_deaths = set_c_deaths;};
  inline void set_c_cases(int set_c_cases) { this->c_cases = set_c_cases;};

private:
  std::string date;
  std::string country;
  int c_cases;
  int c_deaths;
};

class CovidDB {
private:
  std::vector<std::vector<DataEntry*>> HashTable;
  int size = 17;

public:
  void display_table();
  bool add(DataEntry* entry);
  int hash(std::string country);
};

int CovidDB::hash(std::string country) {
  int sum = 0;
  int count = 0;
  
  for (char c : country) {
    sum = sum + ((count + 1) * c);
    count++;
  }
  return sum % size;
}

void CovidDB::display_table() {
  for (const auto& vec : HashTable) {
    for (const auto& entry : vec) {
      if (entry != nullptr) {
        std::cout << "[Date: " << entry->get_date() << "], "
                  << "[Country: " << entry->get_country() << "], "
                  << "[Cases: " << entry->get_c_cases() << "], "
                  << "[Deaths: " << entry->get_c_deaths() << "]" << std::endl;
      }
    }
  }
}

bool CovidDB::add(DataEntry* entry) {
  time_t now = time(0);
  tm* ltm = localtime(&now);
  std::string current_date_str = std::to_string(1 + ltm->tm_mon) + "/" + std::to_string(ltm->tm_mday) + "/" + std::to_string(ltm->tm_year % 100);
  std::istringstream iss(current_date_str);
  std::tm current_date = {};
  iss >> std::get_time(&current_date, "%m/%d/%y");
  
  std::tm entry_date = {};
  std::istringstream iss2(entry -> get_date());
  iss2 >> std::get_time(&entry_date, "%m/%d/%y");
  
  if (mktime(&current_date) > mktime(&entry_date)) {
    std::cout << "[Record rejected]" << std::endl;   
    return false;
  }
  
  int index = hash(entry -> get_country());
  
  if (HashTable[index].empty()) {
    HashTable[index].push_back((entry));
  } else {
    bool added = false;
    for (DataEntry* existing_entry : HashTable[index]) {

      std::atomic<bool> valid(false);
      valid.store(hash(existing_entry->get_country()) == hash(entry->get_country()) &&
                       existing_entry->get_country() == entry->get_country());
      if (valid) {
        existing_entry->set_date(entry -> get_date());
        existing_entry->set_c_cases(existing_entry->get_c_cases() + entry->get_c_cases());
        existing_entry->set_c_deaths(existing_entry->get_c_deaths() + entry->get_c_deaths());
        added = true;
        delete entry;
        break;
      }
    }
    if (!added) {
      HashTable[index].push_back(entry);
    }
  }
  return true;
  return true;
}

int main() {
  CovidDB db;

  DataEntry* entry1 = new DataEntry();
  entry1->set_date("01/01/23");
  entry1->set_country("Slovenia");
  entry1->set_c_cases(1);
  entry1->set_c_deaths(1);

  DataEntry* entry2 = new DataEntry();
  entry2->set_date("02/02/23");
  entry2->set_country("Slovenia");
  entry2->set_c_cases(1);
  entry2->set_c_deaths(1);

  db.add(entry1);
  db.add(entry2);

  db.display_table();

  delete entry1;
  delete entry2;

  return 0;
}

问题描述 #

打印函数约80%场景下可正常工作，例如从.csv文件导入数据到二维vector后打印无异常，但合并两个相同hash值的条目时会触发Segmentation Fault：

Country: Slovenia
Date: 01/01/23
Cases: 1
Deaths: 1

Country: Slovenia
Date: 02/02/23
Cases: 1
Deaths: 1

我知道SEGFAULT通常意味着访问了非法内存（比如解引用nullptr）。

已尝试的调试方法 #

• 橡皮鸭调试：在外层循环间添加std::cout << "here";，发现外层循环仅运行hash-1次，推测条目索引存在问题；尝试将auto改为std::vector<DataEntry*> vec和DataEntry*类型，无效。
• 调试工具：用gdb调试时，学校服务器无权限安装依赖库，报错：

Missing separate debuginfos, use: yum debuginfo-install glibc-2.28-211.el8.x86_64 libgcc-8.5.0-16.el8_7.x86_64 libstdc++-8.5.0-16.el8_7.x86_64

改用XCode调试，运行表现与Linux服务器不同，怀疑跨环境差异导致。

• 添加防护逻辑：增加防止打印空哈希表、避免解引用nullptr的代码，未解决问题。

问题根源及修复方案 #

1. 哈希表未初始化大小 #

CovidDB中的HashTable是std::vector<std::vector<DataEntry*>>，默认是空容器。当调用hash得到索引后直接访问HashTable[index]，会触发越界访问，这是未定义行为，直接导致段错误。

修复：给CovidDB添加构造函数，初始化哈希表的桶数量：

CovidDB() { HashTable.resize(size); }

2. 双重释放内存 #

add函数中，当合并相同国家的条目时，会执行delete entry;（比如示例中的entry2会被释放），但main函数仍会执行delete entry2;，这会触发双重释放，导致段错误。

修复：注释掉main中的delete entry2;，或者改用智能指针（如C++11的std::unique_ptr）管理内存。

3. 冗余的原子变量 #

代码中无多线程场景，std::atomic<bool>完全多余，反而可能引入不必要的开销，直接用普通bool即可：

bool valid = (hash(existing_entry->get_country()) == hash(entry->get_country()) &&
             existing_entry->get_country() == entry->get_country());

4. 无效的重复返回 #

add函数末尾有两个return true;，第二个永远不会执行，属于无效代码，直接删除。

5. 缺失的头文件 #

原代码使用了std::istringstream但未包含<sstream>头文件，某些编译器可能隐式包含，但标准不保证，需手动添加：

#include <sstream>

6. 多余的空容器判断 #

原代码中if (HashTable[index].empty())的判断无意义，直接遍历查找即可，找不到就添加，简化逻辑：

bool added = false;
for (DataEntry* existing_entry : HashTable[index]) {
    bool valid = (hash(existing_entry->get_country()) == hash(entry->get_country()) &&
                 existing_entry->get_country() == entry->get_country());
    if (valid) {
        existing_entry->set_date(entry -> get_date());
        existing_entry->set_c_cases(existing_entry->get_c_cases() + entry->get_c_cases());
        existing_entry->set_c_deaths(existing_entry->get_c_deaths() + entry->get_c_deaths());
        added = true;
        delete entry;
        break;
    }
}
if (!added) {
    HashTable[index].push_back(entry);
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者i_hate_F_sharp