数组越界引发的程序死循环问题的剖析

深碍√TFBOYSˉ_ 2022-11-17 10:16 127阅读 0赞

**先看一段程序代码，观察一下有什么问题。**

#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 world!\n");
        }
        return 0;
    }

不难发现，for循环中对数组的访问发生了越界。但是这种越界会引发什么问题呢？答案是死循环。为了剖析这个问题我们需要利用调试观察变量是怎么在内存中存储的。

1.  变量如何在内存中存储  
      在程序开始执行时，编译器会将所有出现的变量进行存储，会按照变量出现的顺序存储在栈中，以上述程序为例，通过对程序进行调试，观察程序中变量在内存中的位置。  
      可以看出栈的空间是高地址在前，向低地址空间增长，数组从低地址向高地址增长。数组存储完后的第八个空间存放变量`i`。当数组越界至`a[12]`时，就会发生问题。  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzcxNzUyMA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

![在这里插入图片描述][20210409093106577.png]  
2. 数组越界为什么会造成死循环？  
  观察各个变量的存储形式，不难发现，变量`i` 与数组中`a[12]`的地址相同，当程序在访问到`a[12]`的位置时，相当于访问变量`i`，对`a[12]`赋值为0，相当于把`i`改为0。所以程序在访问到`a[12]`时，`i`就又开始了一轮新的循环，导致程序一直死循环下去。

以上结论基于的编译器版本为visual stdio2019，debug模式下。  
  当在release模式下编译，编译器会对程序在内存中的存储进行优化，上述程序不会出现死循环问题，

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