动态二维数组。为啥是分段错误？

Posted 2023-02-21

【中文标题】动态二维数组。为啥是分段错误？

【英文标题】：Dynamic 2D array. Why is segmentation fault?动态二维数组。为什么是分段错误？

【发布时间】：2019-11-23 23:16:56

【问题描述】：

我的问题很简单。看看这段代码。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() 
    int **arr = new int*[3];
    cout << "arr : " << arr << endl;   // It will display address, may be 0xffc1e...
    cout << "*arr : " << *arr << endl;    // will be just 0(zero), may be default value
    cout << "**arr : " << **arr << endl;    // it will display nothing,  and after that program terminates
    cout << "Program completed." << endl;    // This will not display because program terminated
 

由于检索 **arr，此程序终止。如果我们摆脱线是 **arr。程序将正常完成，并会写成“程序完成”。 gdb 说这是分段错误。这样这段代码就可以工作了。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() 
    int **arr = new int*[3];
    cout << "arr : " << arr << endl;   // It will display address, may be 0xffc1e...
    cout << "*arr : " << *arr << endl;    // will be just 0(zero), may be default value
    cout << "Program completed." << endl;    // This at last will be displayed
 

所以没有 **arr 所在的行，代码可以正常工作。为什么？？？

【问题讨论】：

'new' 分配了一个包含 3 个指向 int 的指针的数组，但它们没有设置为任何值。在它们出现之前，您可以阅读其中一个，但您无法阅读它所指向的内容。

@TedLyngmo 谢谢你，我有正确的感谢你。

您期望**arr 的值是多少？你能说服a rubber duck 你在某个时候设置了这个值吗？

同时打印*arr 和**arr 的语句具有未定义的行为。 arr 是三个未初始化指针的动态分配数组，因此访问 *arr 具有未定义的行为。评估**arr 过程的一部分涉及评估*arr，因此它也具有未定义的行为。当行为未定义时，您可能会很幸运（或不幸，取决于您如何看待它）并且代码似乎可以工作。您的第二个代码示例（删除了打印**arr）似乎工作的事实只是偶然 - 打印*arr STILL 的语句具有未定义的行为。

@Makari21 - new int *[3] 动态分配三个指针的数组，但不初始化这些指针。因此，访问*arr（或该数组的任何元素的值，例如arr[0]、arr[1] 或arr[2]）会给出未定义的行为。你很幸运——使用你的编译器/库，当你运行你的代码时——数组元素被初始化为空指针。标准没有要求。

【参考方案1】：

您已默认初始化动态数组。它是一个指针数组。默认初始化的指针有一个不确定的值。读取不确定值的行为是未定义的。

为什么？？？

因为程序的行为是未定义的。

未定义的行为意味着程序的行为没有任何保证。就语言而言，该程序可能：

产生您期望的输出。 产生出乎意料的输出。 生成您想要生成的输出。 产生一些您不想要的输出。 根本不产生输出。 崩溃 不会崩溃 在另一个系统上表现不同。 在同一系统上表现不同。 调试时表现不同。 只有在度假时才能表现得与众不同。 出于任何可能的原因采取不同的行为方式。 似乎完全没有理由表现出不同的行为。 始终保持一致 不要那样做。 有任何行为。

应避免未定义的行为。

【讨论】：

谢谢你，你的回答这么快，太好了。你能告诉我这种行为的线索，我可以在其中读到吗？我的意思是一些文章或手册。

@Makari21：您可以阅读有关未定义行为的更多信息here。简而言之，这意味着如果您做了不允许做的事情，那么任何事情都可能发生（出错），例如您的程序可能由于分段错误而崩溃。但是，在我看来，您需要先阅读有关指针如何工作以及如何使用它们的正确 C/C++ 教程。

@Makari21 我添加了对未定义行为含义的解释。

@AndreasWenzel 谢谢。我是新手，我认为这些答案会对其他人有所帮助，因为我们描述了特定的实例。

【参考方案2】：

你已经为 3 个int* 分配了空间，但是你还没有初始化它们中的任何一个，所以像*arr 那样读取它们会使你的程序有未定义的行为。

从*arr（如果有）返回的地址中读取，就像**arr 所做的那样，也会使其具有未定义的行为 - 并且经常导致崩溃（如果你幸运的话）。

你需要让int*s 指向at。初始化指针。另请注意，对于每个new，您都需要一个delete，对于每个new[]，您都需要一个delete[]。

一些例子：

int main() 
    int** arr = new int*[3];

    arr[0] = new int[5];  // an array of 5 int
    arr[1] = new int[10]; // 10...
    arr[2] = new int[20]; // 20...

    // use arr

    // cleanup
    delete[] arr[2];
    delete[] arr[1];
    delete[] arr[0];

    delete[] arr;
 

请注意，分配的内存仍未初始化，因此在将数据存储在其中之前，您不应该从中读取。

如果发生任何事情（如异常），清理工作很容易被遗忘或跳过。为此，有智能指针。起初它们可能看起来很尴尬，但会为您省去很多麻烦。

#include <iostream>
#include <memory>
int main() 
    std::unique_ptr<std::unique_ptr<int[]>[]> arr = 
                                         std::make_unique<std::unique_ptr<int[]>[]>(3);

    arr[0] = std::make_unique<int[]>(5);
    arr[1] = std::make_unique<int[]>(10);
    arr[2] = std::make_unique<int[]>(20);

    // using arr
    std::cout << arr[0][4] << "\n";  // Using make_unique also default initialized the 
    std::cout << arr[1][9] << "\n";  // elements in the arrays, so reading from them is 
    std::cout << arr[2][19] << "\n"; // fine.

 // all arrays held by smart pointers are automatically deleted when arr
  // goes out of scope

【讨论】：

非常感谢。我的掌握变得更加完整。