计算大整数的程序中Realloc偶发栈溢出问题排查

1. 内存分配体系混用（核心偶发错误原因） #

代码里混合使用了C++的new[]和C语言的realloc/free，这属于未定义行为：

• 所有构造函数均使用new char[]分配digits内存
• Sub函数却用realloc重新分配该指针指向的内存

realloc仅能操作malloc/calloc/realloc分配的内存，用它处理new分配的内存会直接破坏堆结构，导致偶发栈溢出、崩溃等不可预测的错误。

修复方法：
统一使用C++内存管理方式，替换realloc为new[]+内存拷贝：

if (this->length < index) {
    char* tmp = new char[index + 1];
    if (tmp == nullptr) {
        cerr << "Memory reallocation failed, the program will terminate." << endl;
        delete[] this->digits;
        exit(0);
    }
    // 拷贝原有数据
    strcpy(tmp, this->digits);
    // 释放旧内存
    delete[] this->digits;
    this->digits = tmp;
    
    this->length = index;                   
    this->digits[this->length] = '\0';  
}

2. 递归调用触发栈溢出 #

Sub函数借位时递归调用自身，当连续借位深度过大（比如10000位超大整数减1），会耗尽栈空间触发栈溢出。这种错误的出现频率取决于借位深度，因此表现为偶发。

修复方法：
将递归改为循环实现，避免栈溢出：

// 替换原递归逻辑
int borrow = num - '0';
int current_idx = index - 1;
while (borrow > 0 && current_idx >= 0) {
    int digit = this->digits[current_idx] - '0';
    digit -= borrow;
    if (digit < 0) {
        digit += 10;
        borrow = 1;
    } else {
        borrow = 0;
    }
    this->digits[current_idx] = digit + '0';
    current_idx--;
}
// 若借位未清0，扩展位数处理
if (borrow > 0) {
    char* tmp = new char[this->length + 2];
    strcpy(tmp + 1, this->digits);
    tmp[0] = '9';
    delete[] this->digits;
    this->digits = tmp;
    this->length += 1;
    this->digits[this->length] = '\0';
}

同时注意原代码的计算错误：this->digits[index - 1] -= num + '0';会导致数值溢出，正确写法应为this->digits[index - 1] -= (num - '0');，因为要减去的是num对应的数值而非字符ASCII值之和。

3. 构造函数的placement new风险 #

inf_int(int n)中，当i=0（即n=0）时使用new (this) inf_int();重新构造对象，会引发：

• 若对象已分配内存，直接造成内存泄漏
• 二次调用构造函数触发未定义行为

修复方法：
直接初始化成员变量，摒弃placement new：

if (i == 0) {   
    this->digits = new char[2]; 
    this->digits[0] = '0';       
    this->digits[1] = '\0';
    this->length = 1;
    this->thesign = true;
}

4. 字符串处理的内存越界 #

inf_int(const char* str)构造函数存在多处越界：

• char* answer = new char[strlen(str)];未给字符串结束符'\0'留空间，strcpy(answer, str)会越界写入
• 处理负号时char* solution = new char[strlen(str)];，后续solution[strlen(str)] = '\0';的索引超出数组范围

修复方法：
修正内存分配大小：

// 修正answer的分配
char* answer = new char[strlen(str) + 1];
// 处理负号时的solution分配
size_t num_len = strlen(str) - 1;
char* solution = new char[num_len + 1];

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Dagun