C语言打印反序杨辉三角报Floating point exception错误如何排查？

1 触发Floating point exception的直接原因 #

该错误本质是整数除0错误（Linux下整数除0会统一抛出该信号，并非只有浮点数运算会触发），问题完全出在calculate函数中：

• 函数内n、r、n_r三个局部变量未初始化，默认是内存随机垃圾值，阶乘计算后大概率得到0或者非法值，执行n / (r * n_r)时分母为0直接触发崩溃。
• 杨辉三角元素对应的组合数公式写错：正确公式为C(Row-1, Col-1) = (Row-1)! / [(Col-1)! * (Row-Col)!]，你的代码中分母第二项的阶乘上限写为Row-Col-2，完全不符合公式，也会导致分母计算错误。
• 阶乘计算的初始值必须为1，你未初始化变量，计算出的乘积完全无效。

2 其他逻辑问题 #

• main函数未判断参数数量，用户运行时不传参数直接访问argv[1]会触发段错误。
• 打印循环边界错误：Row > 1的循环条件会少打印最顶部的行，Col < num的循环条件会导致每行少打最后一个元素。
• 缩进逻辑写在Col循环内部，每打印一个元素就会缩进一次，最终格式完全混乱，应该放在每行元素打印之前执行。

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

int calculate(int Col, int Row);

int main(int argc, char *argv[])
{
    // 先判断入参数量
    if (argc < 2) {
        printf("请传入行数作为运行参数\n");
        return 1;
    }
    int num;
    int Row;
    int Col;
    char *pEnd;
    num = strtol(argv[1], &pEnd, 10);
    // 校验输入合法性
    if (*pEnd != '\0' || num > 20 || num < 1) {
        printf("请输入1-20之间的正整数\n");
        return 1;
    }
   
    for (Row = num; Row >= 1; Row--) {
        // 每行统一缩进，放在元素打印前
        int indent = num - Row;
        for (int i = 0; i < indent; i++) {
            printf("  ");
        }
        // 每行有Row个元素
        for (Col = 1; Col <= Row; Col++) {
            printf("%4d", calculate(Col, Row));
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

int calculate(int Col, int Row)
{
    int n = 1; // 阶乘初始值必须为1
    int r = 1;
    int n_r = 1;
    int i;
    // 计算(Row-1)!
    for (i = Row - 1; i > 1; i--) {
        n *= i;
    }
    // 计算(Col-1)!
    for (i = Col - 1; i > 1; i--) {
        r *= i;
    }
    // 计算(Row-Col)!
    for (i = Row - Col; i > 1; i--) {
        n_r *= i;
    } 
     
    return n / (r * n_r);
}

小提示：int类型最大值为2^31-1，行数超过13时阶乘会溢出，可把calculate函数内的变量替换为long long类型支持更大行数。

• 编译时加-g参数保留调试信息：gcc -g 你的代码文件名.c -o yanghui
• 启动调试：gdb ./yanghui
• 常用调试命令：
  • run 传入的参数：运行程序，比如测试5行就输入run 5
  • break 行号/函数名：设置断点，比如break calculate就在calculate函数入口打断点
  • next：单步执行一行，不进入函数内部
  • step：单步执行一行，遇到函数会进入内部
  • print 变量名：查看变量当前值，比如print n可查看n的实时值
  • continue：继续运行到下一个断点
  • quit：退出调试

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