C语言对结构体数据使用qsort排序时触发Segmentation Fault段错误

问题根因 #

• qsort参数配置错误：你定义的arr是Data*类型的指针数组，每个元素的大小为指针长度（64位系统8字节、32位系统4字节），但你调用qsort时第三个参数传了sizeof(Data)，qsort交换元素时会越界读写内存，直接触发段错误。
• 比较函数参数解析错误：qsort传入比较函数的是数组元素的指针，你的数组元素是Data*类型，因此pa、pb实际是Data**类型，你直接强转为Data*后访问成员，相当于把指针值当做结构体地址访问非法内存，触发段错误。
• 其余隐藏漏洞：
  • dest是double类型，直接做减法返回int会丢失小数部分，导致排序逻辑错误
  • 打印dest时使用%d格式符，和double类型不匹配，输出异常
  • 逐字段读取结构体效率低，若存在结构体字节对齐还可能出现读取错位

修正后代码 #

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>

typedef struct Data_s {
    double dest;
    float dec;
    char colour[9];
    short dress;
    int experience;
    char voyage;
    char care;
    unsigned short distance;
    int cars;
    char letter;
    unsigned char quick;
    char maelstrom;
    unsigned int station;
    short rat;
    long macey;
    float limb; 
} Data;

int compare(const void *pa, const void * pb);

int main(int argc, char** argv) {
    if (argc < 2) {
        printf("请传入文件路径参数\n");
        return 1;
    }
    FILE* fp = fopen(argv[1],"rb");
    if (!fp) {
        perror("文件打开失败");
        return 1;
    }
    
    int fn = fileno(fp);
    struct stat sb;
    fstat(fn,&sb);
    
    #define NUM (int)(sb.st_size/sizeof(Data))
    int i;
    Data *arr[NUM];

    for(i = 0; i < NUM; i++) {
        arr[i] = (Data *)malloc(sizeof(Data));
        // 直接读取整个结构体，无需逐字段读
        fread(arr[i], sizeof(Data), 1, fp);
    }
    // 修正qsort第三个参数为指针数组元素的大小
    qsort(arr, NUM, sizeof(Data*), compare);
    for(i = 0; i < NUM; i++) {
        // 修正打印double的格式符为%f
        printf("%f, ", arr[i]->dest);
    }
    printf("\n");
    for(i = 0; i < NUM; i++) {
        free(arr[i]);
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

int compare (const void * pa, const void * pb)
{
    // 先将参数转为Data**，解引用拿到实际的Data结构体指针
    const Data *p1 = *(const Data **)pa;
    const Data *p2 = *(const Data **)pb;
    // 修正double比较逻辑，避免精度丢失
    if (p1->dest > p2->dest) return 1;
    else if (p1->dest < p2->dest) return -1;
    else return 0;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者kirinM