CS50 Pset4 Recover程序无法正确恢复图像，求调试帮助

以下是我的作业代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>

typedef uint8_t BYTE;

int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc < 2 || argc > 2)
    {
        printf("Usage: ./recover IMAGE\n");
        return 1;
    }

    FILE *file = fopen(argv[1], "r");
    if (file == NULL)
    {
        printf("Could not open file.\n");
        return 1;
    }

    char filename[8];
    BYTE arr1[512];
    int count = 0;
    int i = 0;
    FILE *img;
    while (fread(arr1, sizeof(BYTE), 512, file) != 0)
    {
        if (arr1[0] == 0xff && arr1[1] == 0xd8 && arr1[2] == 0xff && (arr1[3] & 0xf0) == 0xe0 && count == 0)
        {
            sprintf(filename, "%03i.jpg", count);
            count++;
            img = fopen(filename, "w");

            fwrite(arr1, sizeof(BYTE), 512, img);
        }

        else if (arr1[0] != 0xff && arr1[1] != 0xd8 && arr1[2] != 0xff && (arr1[3] & 0xf0) != 0xe0 && count != 0)
        {
            fwrite(arr1, sizeof(BYTE), 512, img);
        }
        else if (arr1[0] == 0xff && arr1[1] == 0xd8 && arr1[2] == 0xff && (arr1[3] & 0xf0) == 0xe0 && count != 0)
        {
            fclose(img);
            sprintf(filename, "%03i.jpg", count);
            count++;
            img = fopen(filename, "w");
            fwrite(arr1, sizeof(BYTE), 512, img);
        }
        else
        {
            continue;
        }
    }
    fclose(file);
}

代码可正常编译，能识别出50张图像，但恢复的图像不匹配，且存在内存问题。check50检测结果如下：

:) recover.c exists.
:) recover.c compiles.
:) handles lack of forensic image
:( recovers 000.jpg correctly
    recovered image does not match
:( recovers middle images correctly
    recovered image does not match
:( recovers 049.jpg correctly
    recovered image does not match
:| program is free of memory errors
    can't check until a frown turns upside down

问题分析与修正 #

1. 非JPEG块写入条件逻辑错误 #

第二个else if的条件完全错误：你写的arr1[0] != 0xff && arr1[1] != 0xd8 && arr1[2] != 0xff && (arr1[3] & 0xf0) != 0xe0要求四个字节同时不符合JPEG头特征才写入，但实际上只要当前块不是完整JPEG头，就应该写入到当前打开的文件中。正确条件应为判断当前块不是JPEG头，即!(arr1[0] == 0xff && arr1[1] == 0xd8 && arr1[2] == 0xff && (arr1[3] & 0xf0) == 0xe0)。

原条件会漏掉大量应写入的块，导致恢复的图像数据不完整，自然和正确图像不匹配。

2. 未关闭最后一个打开的图像文件 #

循环结束后仅关闭了源文件file，但最后一个打开的img文件未关闭，会导致该文件缓冲区数据未完全写入磁盘，同时造成内存泄漏，触发内存错误检测问题。

3. 未初始化img指针 #

FILE *img;未初始化为NULL，若源文件开头无JPEG头，img会成为野指针，存在潜在内存访问风险。

修正后的代码 #

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>

typedef uint8_t BYTE;

int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc != 2)
    {
        printf("Usage: ./recover IMAGE\n");
        return 1;
    }

    FILE *file = fopen(argv[1], "r");
    if (file == NULL)
    {
        printf("Could not open file.\n");
        return 1;
    }

    char filename[8];
    BYTE arr1[512];
    int count = 0;
    FILE *img = NULL; // 初始化指针为NULL

    while (fread(arr1, sizeof(BYTE), 512, file) == 512) // 严谨判断是否读满512字节
    {
        // 检测JPEG头
        if (arr1[0] == 0xff && arr1[1] == 0xd8 && arr1[2] == 0xff && (arr1[3] & 0xf0) == 0xe0)
        {
            // 若已打开图像文件，先关闭
            if (img != NULL)
            {
                fclose(img);
            }
            // 创建新文件
            sprintf(filename, "%03i.jpg", count);
            img = fopen(filename, "w");
            count++;
            // 写入当前块
            fwrite(arr1, sizeof(BYTE), 512, img);
        }
        // 若已打开图像文件，且当前块不是JPEG头，继续写入
        else if (img != NULL)
        {
            fwrite(arr1, sizeof(BYTE), 512, img);
        }
        // 否则（未找到第一个JPEG头），跳过当前块
        else
        {
            continue;
        }
    }

    // 关闭最后一个打开的图像文件
    if (img != NULL)
    {
        fclose(img);
    }
    fclose(file);
    return 0;
}

额外优化说明 #

• 将argc判断简化为argc != 2，逻辑更清晰。
• 循环条件改为fread(...) == 512，确保每次读取完整的512字节块（题目中源文件按512字节对齐，此判断更严谨）。
• 重构条件判断逻辑，去掉冗余重复判断，代码更简洁易读。

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