学习C语言，想请教为什么这个解决方案可行。

Question

这是我第一次用C语言写东西，所以请随意指出所有缺陷。:) 然而，我的问题是：如果我按照我认为最干净的方式编写程序，那么程序就会出现错误：

#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)
{
}

目前来看，以上代码在编译时没有产生任何错误，但在运行时却导致了段错误。如果在调用 scanf 和 strcmp 时将 cmd 传递给引用，程序就能正常运行，但在编译时会出现每次使用 strcmp 时的警告。尽管有警告，受影响的代码仍然可以执行。

警告：从不兼容的指针类型传递arg 1 of 'strcmp'

通过修改 scanf 和 strcmp 调用，程序可以顺利执行到 return(0)，此时程序崩溃并显示“Abort trap”。如果将 return(0) 替换为 exit(0)，则一切都按预期进行。

这让我有两个问题：原始程序为什么是错误的？我如何更好地修复它？

需要注意的是，需要使用 exit 而不是 return 的部分让我特别困惑。

- Keifer

Answer 1

这是因为 scanf 语句导致的。

看一下 cmd 指向 NULL。运行 scanf 时，它会写入 cmd 的地址，而此时 cmd 是 NULL，因此会生成段错误。

解决方法是创建一个 cmd 缓冲区，例如：

char cmd[20];

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

欢迎来到C语言。

编辑：此外，请注意，由于你编写的参数是按值传递（passed by value），所以你的信用、借记和服务费函数将无法按预期工作。这意味着在方法返回后，任何更改都将被丢弃。如果你想让它们修改你给出的参数，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，这意味着您在credit函数内所做的任何更改都会影响参数，即使在函数返回后也是如此。

- samoz

---

喜欢这个答案中的最后一句话 ;) - rubenvb

值得注意的是，下一个问题“那么我如何在没有输入长度限制的情况下进行管理？”已经在SO上多次得到回答。简短的答案是使用fgets或getline，这些东西的工作原理可以在https://dev59.com/aHE85IYBdhLWcg3w8IbK#2532450等许多地方找到一些说明。 - dmckee --- ex-moderator kitten

啊，那样就有意义了。而 dmckee 预先回答了我的下一个问题。 :)值得一提的是，信贷、借记和服务费功能实际上是用来操作一个账户结构体（代码片段的一部分），使用传递进来的值进行操作的。传递进来的值不会被修改。我想声明参数为 const 也是个好主意吧？ - Keifer

在这种情况下，是的。使用const可能是一个很好的安全网。 - samoz

Answer 2

你没有为cmd分配内存，因此它是NULL。

尝试声明一些空间：

char cmd[1000];

- dcp

Answer 3

正如其他人指出的那样，您没有为scanf分配任何内容。但是您还应该测试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数量，因此如果有人在您期望整数时输入了XXXX，则希望您能检测并处理它。但是，实际上使用scanf()的用户界面代码永远无法真正防止这种情况的发生。scanf（）实际上是用于读取格式化文件，而不是来自人类用户的随机输入。

- anon

---

这就是返回值的作用！ - BobbyShaftoe

Answer 4

这是：

char    *cmd = NULL; 

Should be:

char cmd[100]; 

请注意： 您应确保用户在“cmd”中输入的字符串长度小于100或n。

- Betamoo

---

第二个是C++，在这种情况下，他应该使用std::string。 - Aif

我觉得C++的注释有点令人困惑，但由于你已经纠正了它们，所以给个赞+1。 :) - BobbyShaftoe

Answer 5

在你的示例中，scanf()被传递了一个空指针。

char    *cmd = NULL; 

scanf()不会为字符串分配空间 - 你需要在某处分配空间来存储字符串。

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

你遇到了段错误，这是因为scanf()试图将其输出写入未分配的内存空间。

- 3Dave

Answer 6

变量cmd被初始化为空指针，永远不会指向任何内存。scanf在尝试写入cmd所指向的内容之前未检查cmd是否有效。

初步解决方案是为cmd创建一些空间以使其指向：

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

但是这是一种非常危险的做法，因为如果输入的长度超出了预期范围，scanf 仍然可能会导致段错误，并试图写入 cmd[30] 以及其后面的位置。

因此，scanf 被认为是不安全的，在生产代码中不应使用。更安全的替代方案包括使用 fgets 读取输入行并使用 sscanf 处理它。

遗憾的是，C I/O 很难在不引入缓冲区溢出的可能性的情况下正确处理程序。您必须始终考虑可用内存量是否足够存储最长可能接收到的输入。您还需要检查大多数 I/O 函数的返回值以检测错误。

- Philip Potter

Answer 7

你的基本问题是你没有为字符串分配内存。在C语言中，你需要负责所有的内存管理。如果你在栈上声明变量，这很容易。但是对于指针来说，就有点困难了。由于你有一行代码 char* str = NULL，当你尝试从scanf读取时，你会将字节写入到NULL，这是非法的。而%s格式化符号所做的是将数据写入到str指向的位置；它不能改变str，因为参数是按值传递的。这就是为什么你必须传递&acct而不是只传递acct的原因。

那么如何解决？您需要提供读入字符串所需的内存。类似于char str[5] = ""。这将使str成为一个具有五个元素的字符数组，足以容纳"exit"及其终止零字节。(数组在轻微的挑衅下就会衰减为指针，因此我们在这方面没问题。)然而，这是危险的。如果用户输入字符串malicious，则会将"malic"写入str，并将"icious\0"的字节写入内存中紧随其后的任何位置。这是缓冲区溢出，并且是经典的漏洞。在这里修复它的最简单方法是要求用户输入最多N个字母的命令，其中N是您拥有的最长命令；在这种情况下，N=4。然后，您可以告诉scanf最多读取四个字符：scanf("%4s %u %i", cmd, &acct, &amt)。%4s表示“最多读入四个字符”，因此您无法破坏其他内存。但是，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。

你可以使用scanf("%s %u %i", &cmd, &acct, &amount)的原因是C语言不是类型安全的。当你给它&cmd时，你实际上给了一个char**；然而，它很乐意将其视为char*。因此，它会在cmd上写入字节，所以如果你传入字符串exit，cmd可能（如果它有四个字节宽度并且具有适当的字节序）等于0x65786974（0x65 = e，0x78 = x，0x69 = i，0x74 = t）。然后，你传入的零字节或其他字节将开始覆盖随机内存。然而，如果你也在strcmp处进行更改，它也会将str的值视为字符串，一切都将保持一致。至于为什么return 0;失败而exit(0)成功，我不确定，但我有一个猜测：你可能已经覆盖了main函数的返回地址。它也存储在堆栈中，如果它恰好位于堆栈布局中的cmd之后，那么你可能会将其清零或覆盖。现在，exit必须手动进行清理，跳转到正确的位置等等。然而，如果（我认为是这样，尽管我不确定）main函数的行为类似于其他任何函数，它的return会跳转到存储为返回地址的堆栈上的空间（可能是某种清理例程）。然而，由于你已经覆盖了它，所以会导致异常终止。

现在，你可以进行一些其他小的改进。首先，由于你将done视为布尔值，因此应该循环while (!done) { ... }。其次，当前设置要求你编写exit 1 1来退出程序，即使1 1部分不必要。第三，你应该检查是否已成功读取了所有三个参数，以便避免错误/不一致性；例如，如果你不修复此问题，则输入可能会出错。

deb 1 2
deb 3 a

调用debit(1,2)和debit(3,2)，同时仍然保留输入中的a以使您困惑。最后，您应该在EOF上干净地退出，而不是永远循环执行最后一件事情。如果我们将这些组合起来，我们得到以下代码：

#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”，您可以将所有使用done的地方替换为break，然后移除done的声明，这样可以使循环更加简洁。

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");
}

- Antal Spector-Zabusky

---

出于好奇，为什么要踩我？我的回答有什么问题，或者我需要改进些什么吗？ - Antal Spector-Zabusky

Answer 8

其他人已经指出了你程序中的错误，但是为了更好地理解指针，因为你刚开始学习C语言，可以看一下这个问题在SO上。

- omermuhammed

Answer 9

为了完全理解这里发生的事情，您需要了解一些关于C指针的基础知识。如果您对C真的很陌生，我建议您在这里看一下：

http://www.cprogramming.com/tutorial.html#ctutorial

段错误最常见的原因在这里详细说明：

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

- logancautrell