mirror of
https://github.com/LCTT/TranslateProject.git
synced 2024-12-26 21:30:55 +08:00
PRF
@unigeorge
This commit is contained in:
Xingyu Wang
parent
4ebd8ea093
commit
44f8c8e996
@ -3,21 +3,22 @@
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[#]: author: "Jim Hall https://opensource.com/users/jim-hall"
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[#]: collector: "lujun9972"
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[#]: translator: "unigeorge"
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[#]: reviewer: " "
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[#]: reviewer: "wxy"
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[#]: publisher: " "
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[#]: url: " "
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C 语言编程中的 5 个常见 bug 及对应解决方案
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C 语言编程中的 5 个常见错误及对应解决方案
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======
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增强 C 语言程序弹性和可靠性的五种方法。
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![Bug tracking magnifying glass on computer screen][1]
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> 增强 C 语言程序的弹性和可靠性的五种方法。
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即使是最好的程序员也无法完全避免 bug。这些 bug 可能会引入安全漏洞、导致程序崩溃或产生意外操作，具体影响要取决于程序的运行逻辑。
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C 语言有时名声不太好，因为它不像近期的编程语言（比如 Rust）那样具有内存安全性。但是通过额外的代码，一些最常见和严重的 C 语言 bug 是可以避免的。下文讲解了可能影响应用程序的五个 bug 以及避免这些 bug 的方法：
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即使是最好的程序员也无法完全避免错误。这些错误可能会引入安全漏洞、导致程序崩溃或产生意外操作，具体影响要取决于程序的运行逻辑。
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### 1\. 未初始化的变量
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C 语言有时名声不太好，因为它不像近期的编程语言（比如 Rust）那样具有内存安全性。但是通过额外的代码，一些最常见和严重的 C 语言错误是可以避免的。下文讲解了可能影响应用程序的五个错误以及避免它们的方法：
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### 1、未初始化的变量
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程序启动时，系统会为其分配一块内存以供存储数据。这意味着程序启动时，变量将获得内存中的一个随机值。
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@ -25,7 +26,6 @@ C 语言有时名声不太好，因为它不像近期的编程语言（比如 Ru
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看一下这个使用了若干变量和两个数组的示例程序：
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```
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#include <stdio.h>
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#include <stdlib.h>
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@ -33,39 +33,39 @@ C 语言有时名声不太好，因为它不像近期的编程语言（比如 Ru
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int
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main()
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{
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int i, j, k;
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int numbers[5];
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int *array;
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||||
int i, j, k;
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||||
int numbers[5];
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||||
int *array;
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[puts][2]("These variables are not initialized:");
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puts("These variables are not initialized:");
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[printf][3](" i = %d\n", i);
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[printf][3](" j = %d\n", j);
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[printf][3](" k = %d\n", k);
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printf(" i = %d\n", i);
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||||
printf(" j = %d\n", j);
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||||
printf(" k = %d\n", k);
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||||
[puts][2]("This array is not initialized:");
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||||
puts("This array is not initialized:");
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||||
for (i = 0; i < 5; i++) {
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||||
[printf][3](" numbers[%d] = %d\n", i, numbers[i]);
|
||||
}
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||||
for (i = 0; i < 5; i++) {
|
||||
printf(" numbers[%d] = %d\n", i, numbers[i]);
|
||||
}
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||||
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||||
[puts][2]("malloc an array ...");
|
||||
array = [malloc][4](sizeof(int) * 5);
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puts("malloc an array ...");
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||||
array = malloc(sizeof(int) * 5);
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||||
if (array) {
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||||
[puts][2]("This malloc'ed array is not initialized:");
|
||||
if (array) {
|
||||
puts("This malloc'ed array is not initialized:");
|
||||
|
||||
for (i = 0; i < 5; i++) {
|
||||
[printf][3](" array[%d] = %d\n", i, array[i]);
|
||||
}
|
||||
for (i = 0; i < 5; i++) {
|
||||
printf(" array[%d] = %d\n", i, array[i]);
|
||||
}
|
||||
|
||||
[free][5](array);
|
||||
}
|
||||
free(array);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* done */
|
||||
/* done */
|
||||
|
||||
[puts][2]("Ok");
|
||||
return 0;
|
||||
puts("Ok");
|
||||
return 0;
|
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}
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```
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@ -73,57 +73,57 @@ main()
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||||
```
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These variables are not initialized:
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i = 0
|
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j = 0
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k = 32766
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||||
i = 0
|
||||
j = 0
|
||||
k = 32766
|
||||
This array is not initialized:
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||||
numbers[0] = 0
|
||||
numbers[1] = 0
|
||||
numbers[2] = 4199024
|
||||
numbers[3] = 0
|
||||
numbers[4] = 0
|
||||
numbers[0] = 0
|
||||
numbers[1] = 0
|
||||
numbers[2] = 4199024
|
||||
numbers[3] = 0
|
||||
numbers[4] = 0
|
||||
malloc an array ...
|
||||
This malloc'ed array is not initialized:
|
||||
array[0] = 0
|
||||
array[1] = 0
|
||||
array[2] = 0
|
||||
array[3] = 0
|
||||
array[4] = 0
|
||||
array[0] = 0
|
||||
array[1] = 0
|
||||
array[2] = 0
|
||||
array[3] = 0
|
||||
array[4] = 0
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||||
Ok
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||||
```
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||||
|
||||
很幸运，`i` 和 `j` 变量是从零值开始的，但 `k` 的起始值为 32766。在 numbers 数组中，大多数元素也恰好从零值开始，只有第三个元素的初始值为 4199024。
|
||||
很幸运，`i` 和 `j` 变量是从零值开始的，但 `k` 的起始值为 32766。在 `numbers` 数组中，大多数元素也恰好从零值开始，只有第三个元素的初始值为 4199024。
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||||
|
||||
在不同的系统上编译相同的程序，可以进一步显示未初始化变量的危险性。不要误以为“全世界都在运行 Linux”，你的程序很可能某天在其他平台上运行。例如，下面是在 FreeDOS 上运行相同程序的结果：
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```
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These variables are not initialized:
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i = 0
|
||||
j = 1074
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||||
k = 3120
|
||||
i = 0
|
||||
j = 1074
|
||||
k = 3120
|
||||
This array is not initialized:
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||||
numbers[0] = 3106
|
||||
numbers[1] = 1224
|
||||
numbers[2] = 784
|
||||
numbers[3] = 2926
|
||||
numbers[4] = 1224
|
||||
numbers[0] = 3106
|
||||
numbers[1] = 1224
|
||||
numbers[2] = 784
|
||||
numbers[3] = 2926
|
||||
numbers[4] = 1224
|
||||
malloc an array ...
|
||||
This malloc'ed array is not initialized:
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||||
array[0] = 3136
|
||||
array[1] = 3136
|
||||
array[2] = 14499
|
||||
array[3] = -5886
|
||||
array[4] = 219
|
||||
array[0] = 3136
|
||||
array[1] = 3136
|
||||
array[2] = 14499
|
||||
array[3] = -5886
|
||||
array[4] = 219
|
||||
Ok
|
||||
```
|
||||
|
||||
永远都要记得初始化程序的变量。如果你想让变量将以零值作为初始值，请额外添加代码将零分配给该变量。预先编好这些额外的代码，这会有助于减少日后让人头疼的 debug 过程。
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||||
永远都要记得初始化程序的变量。如果你想让变量将以零值作为初始值，请额外添加代码将零分配给该变量。预先编好这些额外的代码，这会有助于减少日后让人头疼的调试过程。
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||||
|
||||
### 2\. 数组越界
|
||||
### 2、数组越界
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||||
C 语言中，数组索引从零开始。这意味着对于长度为 10 的数组，索引是从 0 到 9；长度为 1000 的数组，索引则是从 0 到 999。
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|
||||
程序员有时会忘记这一点，他们从索引 1 开始引用数组，产生了<ruby>“大小差一”<rt>off by one</rt></ruby> bug。在长度为 5 的数组中，程序员在索引“5”处使用的值，实际上并不是数组的第 5 个元素。相反，它是内存中的一些其他值，根本与此数组无关。
|
||||
程序员有时会忘记这一点，他们从索引 1 开始引用数组，产生了<ruby>“大小差一”<rt>off by one</rt></ruby>错误。在长度为 5 的数组中，程序员在索引“5”处使用的值，实际上并不是数组的第 5 个元素。相反，它是内存中的一些其他值，根本与此数组无关。
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||||
|
||||
这是一个数组越界的示例程序。该程序使用了一个只含有 5 个元素的数组，但却引用了该范围之外的数组元素：
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||||
@ -134,50 +134,50 @@ C 语言中，数组索引从零开始。这意味着对于长度为 10 的数
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||||
int
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||||
main()
|
||||
{
|
||||
int i;
|
||||
int numbers[5];
|
||||
int *array;
|
||||
int i;
|
||||
int numbers[5];
|
||||
int *array;
|
||||
|
||||
/* test 1 */
|
||||
/* test 1 */
|
||||
|
||||
[puts][2]("This array has five elements (0 to 4)");
|
||||
puts("This array has five elements (0 to 4)");
|
||||
|
||||
/* initalize the array */
|
||||
for (i = 0; i < 5; i++) {
|
||||
numbers[i] = i;
|
||||
}
|
||||
/* initalize the array */
|
||||
for (i = 0; i < 5; i++) {
|
||||
numbers[i] = i;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* oops, this goes beyond the array bounds: */
|
||||
for (i = 0; i < 10; i++) {
|
||||
[printf][3](" numbers[%d] = %d\n", i, numbers[i]);
|
||||
}
|
||||
/* oops, this goes beyond the array bounds: */
|
||||
for (i = 0; i < 10; i++) {
|
||||
printf(" numbers[%d] = %d\n", i, numbers[i]);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* test 2 */
|
||||
/* test 2 */
|
||||
|
||||
[puts][2]("malloc an array ...");
|
||||
puts("malloc an array ...");
|
||||
|
||||
array = [malloc][4](sizeof(int) * 5);
|
||||
array = malloc(sizeof(int) * 5);
|
||||
|
||||
if (array) {
|
||||
[puts][2]("This malloc'ed array also has five elements (0 to 4)");
|
||||
if (array) {
|
||||
puts("This malloc'ed array also has five elements (0 to 4)");
|
||||
|
||||
/* initalize the array */
|
||||
for (i = 0; i < 5; i++) {
|
||||
array[i] = i;
|
||||
}
|
||||
/* initalize the array */
|
||||
for (i = 0; i < 5; i++) {
|
||||
array[i] = i;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* oops, this goes beyond the array bounds: */
|
||||
for (i = 0; i < 10; i++) {
|
||||
[printf][3](" array[%d] = %d\n", i, array[i]);
|
||||
}
|
||||
/* oops, this goes beyond the array bounds: */
|
||||
for (i = 0; i < 10; i++) {
|
||||
printf(" array[%d] = %d\n", i, array[i]);
|
||||
}
|
||||
|
||||
[free][5](array);
|
||||
}
|
||||
free(array);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* done */
|
||||
/* done */
|
||||
|
||||
[puts][2]("Ok");
|
||||
return 0;
|
||||
puts("Ok");
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
```
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||||
|
||||
@ -210,10 +210,9 @@ This malloc'ed array also has five elements (0 to 4)
|
||||
Ok
|
||||
```
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||||
|
||||
引用数组时，始终要记得追踪数组大小。将数组大小存储在变量中；不要对数组大小进行<ruby>硬编码<rt>hard-code</rt></ruby>。否则，如果后期该标识符指向另一个不同大小的数组，却忘记更改硬编码的数组长度
|
||||
时，程序就可能会发生数组越界。
|
||||
引用数组时，始终要记得追踪数组大小。将数组大小存储在变量中；不要对数组大小进行<ruby>硬编码<rt>hard-code</rt></ruby>。否则，如果后期该标识符指向另一个不同大小的数组，却忘记更改硬编码的数组长度时，程序就可能会发生数组越界。
|
||||
|
||||
### 3\. 字符串溢出
|
||||
### 3、字符串溢出
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||||
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||||
字符串只是特定类型的数组。在 C 语言中，字符串是一个由 `char` 类型值组成的数组，其中用一个零字符表示字符串的结尾。
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||||
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||||
@ -230,31 +229,31 @@ Ok
|
||||
int
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||||
main()
|
||||
{
|
||||
char name[10]; /* Such as "Chicago" */
|
||||
int var1 = 1, var2 = 2;
|
||||
char name[10]; /* Such as "Chicago" */
|
||||
int var1 = 1, var2 = 2;
|
||||
|
||||
/* show initial values */
|
||||
/* show initial values */
|
||||
|
||||
[printf][3]("var1 = %d; var2 = %d\n", var1, var2);
|
||||
printf("var1 = %d; var2 = %d\n", var1, var2);
|
||||
|
||||
/* this is bad .. please don't use gets */
|
||||
/* this is bad .. please don't use gets */
|
||||
|
||||
[puts][2]("Where do you live?");
|
||||
[gets][6](name);
|
||||
puts("Where do you live?");
|
||||
gets(name);
|
||||
|
||||
/* show ending values */
|
||||
/* show ending values */
|
||||
|
||||
[printf][3]("<%s> is length %d\n", name, [strlen][7](name));
|
||||
[printf][3]("var1 = %d; var2 = %d\n", var1, var2);
|
||||
printf("<%s> is length %d\n", name, strlen(name));
|
||||
printf("var1 = %d; var2 = %d\n", var1, var2);
|
||||
|
||||
/* done */
|
||||
/* done */
|
||||
|
||||
[puts][2]("Ok");
|
||||
return 0;
|
||||
puts("Ok");
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
当您测试类似的短城市名称时，该程序运行良好，例如伊利诺伊州的<ruby>`芝加哥`<rt>Chicago</rt></ruby>或北卡罗来纳州的<ruby>`罗利`<rt>Raleigh</rt></ruby>：
|
||||
当你测试类似的短城市名称时，该程序运行良好，例如伊利诺伊州的 `Chicago` 或北卡罗来纳州的`Raleigh`：
|
||||
|
||||
```
|
||||
var1 = 1; var2 = 2
|
||||
@ -265,7 +264,7 @@ var1 = 1; var2 = 2
|
||||
Ok
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||||
```
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||||
|
||||
威尔士小镇 `Llanfairpwllgwyngyllgogerychwyrndrobwllllantysiliogogogoch` 有着世界上最长的名字之一。这个字符串有 58 个字符，远远超出了 `name` 变量中保留的 10 个字符。结果，程序将值存储在内存的其他区域，覆盖了 `var1` 和 `var2` 的值：
|
||||
威尔士的小镇 `Llanfairpwllgwyngyllgogerychwyrndrobwllllantysiliogogogoch` 有着世界上最长的名字之一。这个字符串有 58 个字符，远远超出了 `name` 变量中保留的 10 个字符。结果，程序将值存储在内存的其他区域，覆盖了 `var1` 和 `var2` 的值：
|
||||
|
||||
```
|
||||
var1 = 1; var2 = 2
|
||||
@ -281,7 +280,7 @@ Segmentation fault (core dumped)
|
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||||
避免使用 `gets` 函数，改用更安全的方法来读取用户数据。例如，`getline` 函数会分配足够的内存来存储用户输入，因此不会因输入长值而发生意外的字符串溢出。
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||||
### 4\. 重复释放内存
|
||||
### 4、重复释放内存
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||||
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||||
“分配的内存要手动释放”是良好的 C 语言编程原则之一。程序可以使用 `malloc` 函数为数组和字符串分配内存，该函数会开辟一块内存，并返回一个指向内存中起始地址的指针。之后，程序可以使用 `free` 函数释放内存，该函数会使用指针将内存标记为未使用。
|
||||
|
||||
@ -294,23 +293,23 @@ Segmentation fault (core dumped)
|
||||
int
|
||||
main()
|
||||
{
|
||||
int *array;
|
||||
int *array;
|
||||
|
||||
[puts][2]("malloc an array ...");
|
||||
puts("malloc an array ...");
|
||||
|
||||
array = [malloc][4](sizeof(int) * 5);
|
||||
array = malloc(sizeof(int) * 5);
|
||||
|
||||
if (array) {
|
||||
[puts][2]("malloc succeeded");
|
||||
if (array) {
|
||||
puts("malloc succeeded");
|
||||
|
||||
[puts][2]("Free the array...");
|
||||
[free][5](array);
|
||||
}
|
||||
puts("Free the array...");
|
||||
free(array);
|
||||
}
|
||||
|
||||
[puts][2]("Free the array...");
|
||||
[free][5](array);
|
||||
puts("Free the array...");
|
||||
free(array);
|
||||
|
||||
[puts][2]("Ok");
|
||||
puts("Ok");
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
@ -329,16 +328,14 @@ Aborted (core dumped)
|
||||
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||||
例如，一个纸牌游戏程序可能会在主函数中为一副牌分配内存，然后在其他函数中使用这副牌来玩游戏。记得在主函数，而不是其他函数中释放内存。将 `malloc` 和 `free` 语句放在一起有助于避免多次释放内存。
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||||
|
||||
### 5\. 使用无效的文件指针
|
||||
### 5、使用无效的文件指针
|
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||||
文件是一种便捷的数据存储方式。例如，你可以将程序的配置数据存储在 `config.dat` 文件中。Bash shell 会从用户家目录中的`.bash_profile` 读取初始化脚本。GNU Emacs 编辑器会寻找文件 `.emacs` 以从中确定起始值。而 Zoom 会议客户端使用 `zoomus.conf` 文件读取其程序配置。
|
||||
文件是一种便捷的数据存储方式。例如，你可以将程序的配置数据存储在 `config.dat` 文件中。Bash shell 会从用户家目录中的 `.bash_profile` 读取初始化脚本。GNU Emacs 编辑器会寻找文件 `.emacs` 以从中确定起始值。而 Zoom 会议客户端使用 `zoomus.conf` 文件读取其程序配置。
|
||||
|
||||
所以，从文件中读取数据的能力几乎对所有程序都很重要。但是假如要读取的文件不存在，会发生什么呢？
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在 C 语言中读取文件，首先要用 `fopen` 函数打开文件，该函数会返回指向文件的流指针。你可以结合其他函数，使用这个指针来读取数据，例如 `fgetc` 会逐个字符地读取文件。
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||||
If the file you want to read isn't there or isn't readable by your program, then the `fopen` function will return `NULL` as the file pointer, which is an indication the file pointer is invalid. But here's a sample program that innocently does not check if `fopen` returned `NULL` and tries to read the file regardless:
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||||
如果要读取的文件不存在或程序没有读取权限，`fopen` 函数会返回 `NULL` 作为文件指针，这表示文件指针无效。但是这里有一个示例程序，它机械地直接去读取文件，不检查 `fopen` 是否返回了 `NULL`：
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```
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||||
@ -347,27 +344,27 @@ If the file you want to read isn't there or isn't readable by your program, then
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||||
int
|
||||
main()
|
||||
{
|
||||
FILE *pfile;
|
||||
int ch;
|
||||
FILE *pfile;
|
||||
int ch;
|
||||
|
||||
[puts][2]("Open the FILE.TXT file ...");
|
||||
puts("Open the FILE.TXT file ...");
|
||||
|
||||
pfile = [fopen][8]("FILE.TXT", "r");
|
||||
pfile = fopen("FILE.TXT", "r");
|
||||
|
||||
/* you should check if the file pointer is valid, but we skipped that */
|
||||
/* you should check if the file pointer is valid, but we skipped that */
|
||||
|
||||
[puts][2]("Now display the contents of FILE.TXT ...");
|
||||
puts("Now display the contents of FILE.TXT ...");
|
||||
|
||||
while ((ch = [fgetc][9](pfile)) != EOF) {
|
||||
[printf][3]("<%c>", ch);
|
||||
}
|
||||
while ((ch = fgetc(pfile)) != EOF) {
|
||||
printf("<%c>", ch);
|
||||
}
|
||||
|
||||
[fclose][10](pfile);
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fclose(pfile);
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/* done */
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/* done */
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[puts][2]("Ok");
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return 0;
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puts("Ok");
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return 0;
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}
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```
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@ -381,7 +378,7 @@ Segmentation fault (core dumped)
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始终检查文件指针以确保其有效。例如，在调用 `fopen` 打开一个文件后，用类似 `if (pfile != NULL)` 的语句检查指针，以确保指针是可以使用的。
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人都会犯错，最优秀的程序员也会产生编程 bug。但是，遵循上面这些准则，添加一些额外的代码来检查这五种类型的 bug，就可以避免最严重的 C 语言编程错误。提前编写几行代码来捕获这些错误，可能会帮你节省数小时的调试时间。
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人都会犯错，最优秀的程序员也会产生编程错误。但是，遵循上面这些准则，添加一些额外的代码来检查这五种类型的错误，就可以避免最严重的 C 语言编程错误。提前编写几行代码来捕获这些错误，可能会帮你节省数小时的调试时间。
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@ -390,7 +387,7 @@ via: https://opensource.com/article/21/10/programming-bugs
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作者：[Jim Hall][a]
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选题：[lujun9972][b]
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译者：[unigeorge](https://github.com/unigeorge)
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校对：[校对者ID](https://github.com/校对者ID)
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校对：[wxy](https://github.com/wxy)
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本文由 [LCTT](https://github.com/LCTT/TranslateProject) 原创编译，[Linux中国](https://linux.cn/) 荣誉推出
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