某厂校招一道关于C的笔试题

一、笔试原题

题目：在Linux? x86 _ 54? ?gcc环境下，下面的程序会出现什么问题？运行结果是什么？为什么？

程序如下图：

通过在gcc的环境下编译运行，发现运行结果为不断死循环打印0-17的数字

我们可以看到这段代码很明显有数组访问越界的问题，但理论上说当 i==18后，进入循环的条件不满足，理应会停止循环，为何会产生死循环的结果那？

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?二、探讨原因

我们先看一段在VS2019编译环境下的代码的运行结果：

代码如下：

int main() {
	int i;
	int arr[10];
	
	for (i = 0; i <= 12; i++)
	{
		arr[i] = 0;
		printf("%d",i);

	}
	return 0;
}

运行结果为：

可以看到，结果也是同样的死循环，两段代码虽然不同但有共同之处，我们对这段代码进行调试寻找答案：（关于调试技巧，可以查看博主这篇文章实用编程调试技巧）

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调试步骤

这是数组临界 i==15 时的变量信息：

?此时一切正常，arr[16]与[17]因为越界被赋予随机值

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当数组越界 i==16、i==17时的变量信息：

?我们发现虽然越界了，但是arr[16]、arr[17]的值竟然也被赋值为0，因为我们大胆推测arr[18]，应该也是初值为随机值，执行一次循环体后被赋值为18

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在调试监视窗口加入arr[18]的信息：

但是事情并不像我们所想的那样，arr[18]的初值并不是随机值，而是等于17，与i相等，为了验证不是巧合，我们修改值再做比较（同样是循环体条件的数值和数组大小值差2）

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修改相关值验证上方arr[18]=i不是巧合：

发现这段代码arr[12]也=i，所以这不是巧合

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找到代码中死循环的触发原因：

当给arr[18]赋值为0时，i的值也相应改为0，因为可以再次满足循环条件，重复执行循环语句

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三、解释原因

?arr[18]和i的值共同改变，可以推测出二者应该是在内存中占用了同一个地址

通过查阅相关资料后我们明白：

1、i和arr是局部变量，局部变量是放在栈区上的，而栈区内存的使用习惯是先使用高地址空间，再使用低地址空间

2、数组随着下标的增长地址由低到高变化

如下图所示：

如果i存放的地址每次都与数组最后一个元素的地址差2个空间，那么就会造成VS2019编译环境下的那段代码造成死循环。

而每次都差2个空间并不是巧合，是因为不同编译环境下i存放的地址与arr相差多少空间是固定的（由编译器自己设定）：

VC6.0中，会空0个整型

gcc中，会空1个整型

VS2013/VS2019，会空2个整型

而原题是在gcc的环境中编译运行代码，i的地址与a的地址间会空一个长整型，造成死循环（原因与上方VS2019中的代码完全类似）：