C陷阱——数组越界引发的死循环问题

一、引入

下面的程序在VS编译器会出现什么问题？运行结果是什么？为什么？

#include <stdio.h>
int main()
{
    
    int i = 0;
    int arr[] = {
    1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
    for(i=0; i<=12; i++)
    {
    
        arr[i] = 0;
        printf("hello\n");
    }
    return 0;
}

运行结果：

如下图：代码死循环

二、代码缺陷

上述代码有两个问题：

1. 数组访问越界
2. 死循环

三、为什么会死循环？

1、i和arr都是局部变量，在内存中局部变量都是存储在栈区的。

2、数组随着下标的增长，地址是由低到高变化的。

3、栈区的内存规定：先使用高地址处的空间，再使用低地址处的空间。

根据上述代码可知，程序会先在栈区中高地址处为变量i开辟空间，再在栈区中由高到低依次为数组arr开辟空间

如下图

通过调试我们可以在内存中观察到如下变化：

for循环中，i 的内容是从0，一直增加到12，而数组只有10个空间，因此会越界，每次访问arr数组i号位置时，都会将该位置内容设置为0，当访问到arr[12]时，也会将该位置内容设置为0，而位置恰好为i的位置，即arr[12]恰巧将i设置为0，因此造成死循环。

四、补充说明

上述代码在不同的编译器中具有不同的效果，并且与运行环境有关。

• 在VS2013/2019/2022的x86环境中，i和arr间相隔两个整形。即i<=12就死循环
• 在gcc中间空相隔一个整形。即i<=11就死循环
• 在VC6.0中间没有多余的空间。即i<=10就死循环

五、总结

在写代码的时候我们可能会遇到各种各样的问题：语法错误、编译错误、运行错误……
但是我们在制造Bug的同时也要努力成为一名 Bug终结者。
学会发现问题，解决问题并且避免出现问题是一名合格程序员的基本素养。这就要求我们要掌握一定的调试技巧，养成良好的编程习惯。