学习 C，希望了解此解决方案为何有效的意见

Question

这实际上是我用 C 语言编写的第一件事，所以请随意指出它的所有缺陷。 :) 但我的问题是这样的：如果我以我认为最干净的方式编写程序，我会得到一个损坏的程序：

#include <sys/queue.h> 

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

/* Removed prototypes and non related code for brevity */

int
main()
{
    char    *cmd = NULL; 
    unsigned int acct = 0; 
    int amount = 0; 
    int done = 0; 

    while (done==0) {
        scanf ("%s %u %i", cmd, &acct, &amount);

        if (strcmp (cmd, "exit") == 0)
            done = 1;
        else if ((strcmp (cmd, "dep") == 0) || (strcmp (cmd, "deb") == 0))
            debit (acct, amount);
        else if ((strcmp (cmd, "wd") == 0) || (strcmp (cmd, "cred") == 0))
            credit (acct, amount);
        else if (strcmp (cmd, "fee") == 0)
            service_fee(acct, amount);
        else
            printf("Invalid input!\n");
    }
    return(0);
}

void
credit(unsigned int acct, int amount)
{
}

void
debit(unsigned int acct, int amount)
{
}

void
service_fee(unsigned int acct, int amount)
{
}

就目前情况而言，上面的代码在编译时不会产生错误，但在运行时会出现段错误。我可以通过更改程序以在调用 scanf 和 strcmp 时通过引用传递 cmd 来解决此问题。段错误消失并被编译时每次使用 strcmp 时的警告所取代。尽管有警告，受影响的代码仍然有效。

警告：从不兼容的指针类型传递“strcmp”的参数 1

作为一个额外的好处，修改 scanf 和 strcmp 调用允许程序继续执行 return(0)，此时程序会因 Abort 陷阱而崩溃。如果我将 return(0) 换成 exit(0) 那么一切都会按预期进行。

这给我留下了两个问题：为什么原来的程序是错误的？我怎样才能比我更好地解决它？

关于需要使用 exit 而不是 return 的事情让我特别困惑。

Answer 1

您没有为 cmd 分配内存，因此它是 NULL。

尝试用一些空格来声明它：

char cmd[1000];

Answer 2

正如其他人指出的那样，您没有分配任何内容供 scanf 读取。但您还应该测试 scanf 的返回值：

if ( scanf ("%s %u %i", cmd, &acct, &amount) != 3 ) {
   // do some error handling
}

scanf 函数返回成功转换的次数，因此，如果有人在您期望输入整数时输入 XXXX，您希望能够检测到并处理它。但坦率地说，使用 scanf() 的用户界面代码永远无法真正防止此类事情。 scanf() 实际上是用于读取格式化文件，而不是人类的随机输入。

Answer 3

这个：

char    *cmd = NULL; 

应该是：

char cmd[100]; 

请注意：
您应该确保用户在 cmd 中输入的字符串的长度小于 100 或 n

Answer 4

cmd 被初始化为一个空指针，它从不指向任何内存。 scanf 在尝试写入 cmd 指向的内容之前不会检查 cmd 是否有效。

相反，初步解决方案为 cmd 指向创建了一些空间：

char cmd[30]; /* DANGEROUS! */

但这是一个非常危险的举动，因为如果输入比预期长并且 scanf 尝试写入 cmd[30]，您仍然可能会遇到段错误以及更远的地方。

因此，scanf 被认为是不安全的，不应在生产代码中使用。更安全的替代方案包括使用 fgets 读取一行输入并使用 sscanf 对其进行处理。

遗憾的是，如果不将缓冲区溢出的可能性引入到您的程序中，CI/O 是很难正确执行的。您始终需要考虑您有多少可用内存以及是否足以存储您可以接收的最长输入。您还需要检查大多数 I/O 函数的返回值是否有错误。

Answer 5

在您的示例中，scanf() 正在传递一个空指针。

char    *cmd = NULL; 

scanf() 不会为字符串分配空间 - 您需要为字符串分配空间。

char   cmd[80];
...
scanf ("%s",cmd);

您遇到分段错误，因为 scanf() 正在尝试将其输出写入未分配的空间。

Answer 6

其他人已经指出了您程序中的错误，但是为了更好地理解指针，因为您刚刚开始学习 C，请查看此

Answer 7

您的基本问题是您没有为字符串分配内存。在 C 中，您负责所有内存管理。如果您在堆栈上声明变量，这很容易。有了指针，就有点困难了。由于您有行 char* str = NULL，当您尝试 scanf 进入该行时，您会将字节写入 NULL，这是非法的。 %s 说明符的作用是写入 str 指向的内容；它无法更改 str，因为参数是按值传递的。这就是为什么您必须传递 &acct 而不仅仅是 acct。

那么如何解决呢？您需要提供读入字符串可以驻留的内存。类似于 char str[5] = ""。这使得 str 成为一个五元素字符数组，足够大以容纳“exit”及其终止零字节。 （数组在最轻微的刺激下就会衰减为指针，所以我们在这方面做得很好。）然而，这是危险的。如果用户输入字符串 malicious，您将在 str 中写入 "malic" 以及 "icious\ 0” 进入内存中之后的任何内容。这是缓冲区溢出，是一个典型的错误。解决此问题的最简单方法是要求用户输入最多包含 N 个字母的命令，其中 N 是最长的命令；在本例中，N = 4。然后您可以告诉 scanf 最多读入四个字符： scanf("%4s %u %i", cmd, &acct, & amt）。 %4s 表示“最多读取四个字符”，因此您不能搞砸其他内存。但请注意，如果用户输入 malformed 3 4，您将无法找到 3 和 4，因为您将查看 ormed。

您可以执行 scanf("%s %u %i", &cmd, &acct, &amount) 的原因是 C 不是类型安全的。当你给它&cmd时，你给了它一个char**；但是，它很乐意将其视为 char*。因此，它在 cmd 上写入字节，因此如果您传入字符串 exit，cmd 可能（如果它为四个字节宽并具有适当的字节顺序）等于0x65786974（0x65 = e、0x78 = x、0x69 = i，0x74 = t）。然后零字节或您传入的任何其他字节将开始写入随机内存。但是，如果您也在 strcmp 处进行更改，它也会将 str 的值视为字符串，一切都会保持一致。至于为什么 return 0; 失败但 exit(0) 有效，我不确定，但我有一个猜测：你可能一直在写的返回地址主要。它也存储在堆栈中，如果它恰好出现在堆栈布局中的 cmd 之后，那么您可能会将其归零或在其上乱写乱画。现在，exit必须手动进行清理，跳转到正确的位置等。但是，如果（我认为是这种情况，尽管我不确定）main与任何其他函数一样，其 return 跳转到存储为返回地址的堆栈空间（这可能是某种清理例程）。然而，由于您已经对此进行了潦草的书写，因此您会中止。

现在，您还可以进行其他一些小改进。首先，由于您将 done 视为布尔值，因此您应该循环 while (!done) { ... }。其次，当前设置要求您编写 exit 1 1 来退出程序，尽管 1 1 位不是必需的。第三，您应该检查是否已成功读取所有三个参数，这样就不会出现错误/不一致；例如，如果您不解决此问题，则输入

deb 1 2
deb 3 a

会调用 debit(1,2) 和 debit(3,2)，同时仍保留 输入中的 a 会让你陷入困境。最后，您应该在 EOF 处干净地退出，而不是永远循环执行您所做的最后一件事。如果我们把它们放在一起，我们会得到以下代码：

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

void credit(unsigned int acct, int amount);
void debit(unsigned int acct, int amount);
void service_fee(unsigned int acct, int amount);

int main() {
  char         cmd[5] = ""; 
  unsigned int acct   = 0; 
  int          amount = 0; 
  int          done   = 0; 

  while (!done) {
    if (feof(stdin)) {
      done = 1;
    } else {
      if (scanf("%4s", cmd, &acct) != 1) {
        fprintf(stderr, "Could not read the command!\n");
        scanf(" %*s "); /* Get rid of the rest of the line */
        continue;
      }

      if (strcmp(cmd, "exit") == 0) {
        done = 1;
      } else {
        if (scanf(" %u %i", &acct, &amount) != 2) {
          fprintf(stderr, "Could not read the arguments!\n");
          scanf(" %*s "); /* Get rid of the rest of the line */
          continue;
        }

        if ((strcmp(cmd, "dep") == 0) || (strcmp(cmd, "deb") == 0))
          debit(acct, amount);
        else if ((strcmp(cmd, "wd") == 0) || (strcmp(cmd, "cred") == 0))
          credit(acct, amount);
        else if (strcmp(cmd, "fee") == 0)
          service_fee(acct, amount);
        else
          fprintf(stderr, "Invalid input!\n");
      }
    }
    /* Cleanup code ... */
  }

  return 0;
}

/* Dummy function bodies */

void credit(unsigned int acct, int amount) {
  printf("credit(%u, %d)\n", acct, amount);
}

void debit(unsigned int acct, int amount) {
  printf("debit(%u, %d)\n", acct, amount);
}

void service_fee(unsigned int acct, int amount) {
  printf("service_fee(%u, %d)\n", acct, amount);
}

请注意，如果没有“清理代码”，您可以将所有对 done 的使用替换为 break 并删除done 声明，提供更好的循环

while (1) {
  if (feof(stdin)) break;

  if (scanf("%4s", cmd, &acct) != 1) {
    fprintf(stderr, "Could not read the command!\n");
    scanf(" %*s "); /* Get rid of the rest of the line */
    continue;
  }

  if (strcmp(cmd, "exit") == 0) break;

  if (scanf(" %u %i", &acct, &amount) != 2) {
    fprintf(stderr, "Could not read the arguments!\n");
    scanf(" %*s "); /* Get rid of the rest of the line */
    continue;
  }

  if ((strcmp(cmd, "dep") == 0) || (strcmp(cmd, "deb") == 0))
    debit(acct, amount);
  else if ((strcmp(cmd, "wd") == 0) || (strcmp(cmd, "cred") == 0))
    credit(acct, amount);
  else if (strcmp(cmd, "fee") == 0)
    service_fee(acct, amount);
  else
    fprintf(stderr, "Invalid input!\n");
}

Answer 8

为了完全理解这里发生的事情，您需要了解一些有关 C 指针的基础知识。如果您真的是 C 语言新手，我建议您看一下这里：

​​http://www.cprogramming.com/tutorial.html#ctutorial" rel="nofollow noreferrer">http://www.cprogramming.com/tutorial.html#ctutorial" cprogramming.com/tutorial.html#ctutorial

此处详细介绍了段错误的最常见原因：

http://www.cprogramming.com/debugging/segfaults.html

Answer 9

这是由于 scanf 语句而发生的。

看看 cmd 如何指向 NULL。当scanf运行时，它会写入cmd的地址，该地址为NULL，从而产生段错误。

解决办法是为cmd创建一个缓冲区，如：

char cmd[20];

现在，你的缓冲区可以容纳20个字符。但是，如果用户输入超过 20 个字符，您现在需要担心缓冲区溢出。

欢迎使用 C。

编辑：另外，请注意，您的贷方、借方和服务费函数将不会按您编写的预期工作。这是因为参数是按值传递，而不是按引用传递。这意味着该方法返回后，任何更改都将被丢弃。如果您希望他们修改您提供的参数，请尝试将方法更改为：

void Credit(unsigned int *acct, int *amount)

然后像这样调用它们：

credit(&acct, &amt);

这样做将通过引用传递参数，这意味着您所做的任何更改即使在函数返回之后，信用函数内部也会影响参数。