C++中将链表头指针赋值给同类型指针时出现段错误求助

问题场景 #

将链表的struct头指针赋值给同类型临时指针时触发Segmentation fault（段错误），代码运行于在线C++编译器，代码如下：

#include <iostream>

using namespace std; 

struct Node{
    int val;
    Node *next;
};

Node* newNode(int val){
    Node *newNode = new Node;
    newNode->val = val;
    newNode->next = nullptr;
    return newNode;
    
}

Node* addNode(Node *head, int val){
    
    if(head == nullptr){
        return newNode(val);
    }
    
    Node *current = head;
    while(current->next != nullptr){
        current = current->next;
    }
    
    current->next = newNode(val);
    return head;
    
}

void printList(Node *head){
    
    while(head){
        cout<<head->val<<" ";
        head = head->next;
    }
    cout<<endl;
}

int main() {
    Node *head;
    head = addNode(head, 1);
    head = addNode(head, 2);
    head = addNode(head, 3);
    head = addNode(head, 4);
    head = addNode(head, 5);
    head = addNode(head, 6);
    head = addNode(head, 7);

    printList(head);
    
    //If comment out, then no segmentation fault 
    Node *head1 = head; //Segmentation fault
   
 
    return 0;
}

问题根源 #

main函数中Node *head;定义了一个未初始化的野指针，其指向的内存地址是随机的。第一次调用addNode(head, 1)时，head的随机值大概率不等于nullptr，导致跳过if(head == nullptr)的分支，直接执行current = head; while(current->next != nullptr)——此时访问野指针的next成员属于非法内存操作，已经触发了未定义行为。

未定义行为的表现具有随机性，可能在printList调用时没有立刻崩溃，但执行Node *head1 = head;时，非法内存访问的影响最终显现为段错误。

修复方案 #

将main函数中的头指针初始化为nullptr：

int main() {
    Node *head = nullptr; // 初始化指针为nullptr
    head = addNode(head, 1);
    head = addNode(head, 2);
    head = addNode(head, 3);
    head = addNode(head, 4);
    head = addNode(head, 5);
    head = addNode(head, 6);
    head = addNode(head, 7);

    printList(head);
    
    Node *head1 = head; // 正常执行无段错误
   
 
    return 0;
}

修复原理 #

初始化head为nullptr后，第一次调用addNode会正确进入创建新节点的分支，返回合法的链表头指针。后续所有addNode和printList操作都基于合法指针，不会出现非法内存访问，赋值Node *head1 = head;也能正常执行。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ankush S