由于无效写入导致的分段错误

Posted 2023-02-21

【中文标题】由于无效写入导致的分段错误

【英文标题】：Segmentation fault due to invalid writes

【发布时间】：2020-04-28 20:09:48

【问题描述】：

我正在尝试创建一个迷宫类，它可以读取具有迷宫描述的输入流并返回一个迷宫。但是，当我使用这个给定的输入流运行测试时：

20 10
####################
#................<.#
#..................#
#...###............#
#.....#............#
#.....#............#
#...###............#
#..................#
#..................#
####################

它给出了一个分段错误，我在 valgrind 上运行目标文件来检查发生了什么：

Invalid write of size 8
==2482545==    at 0x4032CD: Maze::setTile(Position const&, Tile*) (maze.cpp:47)
==2482545==    by 0x40347B: Maze::read(std::istream&) (maze.cpp:67)
.....
==2482545==  Address 0x0 is not stack'd, malloc'd or (recently) free'd

我真的不明白为什么会出现分段错误或无效写入，在我的代码中，我应该在 setTile 函数中为每个图块分配空间，所以应该有空间供我编写。我还将 tile_collection 与我的构造函数堆叠在一起，因此当我调用 Maze(20,10) 时应该初始化 tile_collection，并且 setTile 内部的调整大小应该可以正常工作。你能指出我错过了什么吗？提前谢谢你。

Maze::Maze(int width,int height):
  Width(width),Height(height)
  vector<Tile*>* tile_collection=new vector<Tile*>;



void Maze::setTile(const Position &pos,Tile *tile)
  tile_collection.resize(pos.getX()+pos.getY()*Width);
  tile_collection[pos.getX()+pos.getY()*(Width)]=tile;



Maze *Maze::read(std::istream &in)
  int x;int y;char c;
  if ((in>>x)&&(in>>y))
      Maze *new_maze=new Maze(x,y);
      //loop over the specified maze dimension
        for (int i=0;i<y;i++)
          for (int j=0;j<x;j++)
            if (in>>c)
              //using tilefactory to change character into a tile
              TileFactory *fac=fac->getInstance();
              Tile* temp=fac->createFromChar(c);
              //if createFromChar fails, return nullptr, otherwise set tile at position j,i
              if (temp==nullptr)
                return nullptr;
              
              else
                new_maze->setTile(Position(j,i),temp);
              
            
          
        
        return new_maze;
  
  else
    return nullptr;
  

【问题讨论】：

vector<Tile*>* tile_collection=new vector<Tile*>; 正在分配给局部变量，而不是成员变量。您可以将tile_collection=new vector<Tile*>; 分配给成员，但最好的办法是消除指针并将vector<Tile*> tile_collection 定义为成员变量。保存指针和动态分配以备不时之需，而对于像std::vector 这样的库容器，这几乎是不可能的。他们的工作是为您处理内存管理。

更深入地看，tile_collection.resize(pos.getX()+pos.getY()*Width); 中 . 符号的使用表明成员 tile_collection 不是指针，因此问题与我上面描述的不同。上面的内容仍然是错误的，这是内存泄漏，但可能与您正在寻找的错误无关。

感谢您的帮助！嗯，所以我只需要在我的头文件中定义 vector tile_collection 而不必初始化它？在我的 getTile 中调整大小的所有操作仍然有效吗？

vector 照顾自己。如果您有足够的信息在构造函数中调整它的大小，并且使用width 和height，您可以Maze::Maze(int width,int height): Width(width),Height(height), tile_collection(width * height) 并省去自己以后必须resize 它。

【参考方案1】：

vector<Tile*>* tile_collection=new vector<Tile*>; 将初始化新的 local 变量并泄漏内存。它与成员tile_collection 完全无关。如果tile_collection 是vector<Tile*> 类型的成员变量（即不是指针），它将由构造函数初始化而无需任何显式代码。

其次

tile_collection.resize(pos.getX()+pos.getY()*Width);
tile_collection[pos.getX()+pos.getY()*(Width)]=tile;

导致越界访问。对于大小为n 的向量，有效索引为0...n-1。 似乎也存在逻辑错误。 每次你都会调整向量的大小，向它写一些东西（你也会减小它的大小，例如当pos 接近(0, 0) 时）。也许你想要更多这样的东西：

除非迷宫不能动态增长，否则你只需要调整一次向量的大小，或者在大小正确的情况下进行初始化：

Maze::Maze(int width, int height):
  Width(width),
  Height(height),
  tile_collection(width * height)  

并稍微简化setTile：

void Maze::setTile(const Position &pos,Tile *tile)
    tile_collection[pos.getX() + pos.getY() * Width] = tile;

【讨论】：

谢谢！所以我将只调整向量的大小，然后使用 back 方法在我的 setTile 函数中添加元素

如果你想使用push_back，你需要reserve()，而不是resize()。我稍微编辑了一下，也许这是你想要的更多。

您已经通过不断调用resize 清除了错误，但最好在构造函数中使用正确的大小初始化vector 并完全删除resize。多次调整大小可能比可能浪费一些未使用的指针更糟糕。

你可以调整高度，但调整宽度需要更多的工作。

@M.Chen 最后一个警告：成员按照它们在类中定义的顺序进行初始化。 Churil 通过使用参数解决了这个问题，但是如果你在 Width 或 Height 之前定义了 Maze::Maze(int width, int height): Width(width), Height(height), tile_collection(Width * Height) 和 tile_collection tile_collection 将使用 Width 和 Height 在 Width 和 @ 之前进行初始化987654347@ 被初始化。一些编译器会警告你。其他的……嗯，调试愉快。

【参考方案2】：

tile_collection.resize(pos.getX()+pos.getY()*Width);
tile_collection[pos.getX()+pos.getY()*(Width)]=tile;

和

一样

int p = pos.getX()+pos.getY()*Width;

tile_collection.resize(p);
tile_collection[p]=tile;

除了，现在很明显您正在访问越界。如果要写入位置p，则至少需要分配p + 1 元素，因为在C++ 中几乎所有内容都是从0 开始的。