C语言给指针指向的变量赋值一个负数而产生的BUG
这几天在完善前面的文章菜单式GUI的程序时遇到了一个BUG，功能代码是需要实现用按键来修改数值，并且将修改后的数值回写到给定变量中，最开始的想法是定义一个64位有符号的值用于临时的修改变量cur_v，再定义一个64位有符号的指针src_v指向需要修改的值的地址，我将这部分代码单独编写成了一个测试程序，其代码如下：
#include
#include
#include
int64_t *src_v;
int64_t cur_v;
int32_t test_v;
int64_t max = 5;
int64_t min = -55;
int main(int argc,char *argv[])
{
cur_v = -5;
src_v = &test_v;
printf("%p\r\n",src_v);
*src_v = cur_v;
printf("%p\r\n",src_v);
printf("%ld\r\n",*src_v);
if(*src_v < min)
{
printf("<\r\n");
}
else if(*src_v > max)
{
printf(">\r\n");
}
else
{
printf("+\r\n");
}
return 0;
}
用gcc编译其运行结果为：
0x55f52c116028
0x55f52c116028
-5
+
从这个结果来看，代码运行和结果都是没问题的，但为什么原程序中只要我将值修改成负数，按下”确认“键后再按下”加“键程序就崩溃了呢，所以我很确认这段代码一定有问题，只是没完全模拟出实际的情况，导致BUG没有复现出来，然后在原代码中经过排查，发现是按下“确认”键后回写修改值这一句的问题，但问题的原因却令人匪夷所思，猜测是栈溢出，但是程序却还有大量的栈空间未使用，我将test_v的类型改成int64_t，再测试发现程序运行正常了，但还未找到问题的原因，于是我将测试程序改成了下面的代码：
#include
#include
#include
int64_t *src_v;
int64_t cur_v;
int32_t test_v[2];
int64_t max = 5;
int64_t min = -55;
int main(int argc,char *argv[])
{
cur_v = -5;
//情况1
src_v = (int64_t *)&test_v[0];
//情况2
// src_v = (int64_t *)&test_v[1];
printf("%p\r\n",src_v);
*src_v = cur_v;
printf("%p\r\n",src_v);
printf("%ld\r\n",*src_v);
printf("%x,%x\r\n",test_v[0],test_v[1]);
if(*src_v < min)
{
printf("<\r\n");
}
else if(*src_v > max)
{
printf(">\r\n");
}
else
{
printf("+\r\n");
}
return 0;
}
此次运行结果：
情况1：
0x55f94339e028
0x55f94339e028
-5
fffffffb,ffffffff
+
情况2：
0x55e83113f02c
0x55e8ffffffff
段错误 (核心已转储)
这里可以看到情况1程序虽然没崩溃，但是test_v数组第二个元素也有值，而且值为0xfffffff，按理说其值应该为0才对，来看第二种情况src_v的地址发生了变化，紧接着再次访问时出现了段错误，既然这样那原程序肯定也是同样的问题导致程序崩溃了，找到问题了，那就来分析原因吧，可以看到src_v地址只有低32位被修改了，而高32位是正确的，被修改的低32位的值刚好也是0xffffffff，看到这儿原因肯定是栈溢出内存访问越界导致内存踩踏没错了，那为什么正数是正确的，而负数就不正确了呢，这也正是解决问题的关键所在，我们都知道负数的存储方式是补码，那int64_t类型的-5在内存中的存储值就是0xfffffffffffffffb，这样想，那问题就迎刃而解了，执行*src_v = cur_v;时，C语言并未执行自动截断的操作，因为指针类型也是int64_t的，所以这个操作被骗了，但是与src_v绑定的变量却是int32_t类型的，执行回写操作后低32位被保存到了其绑定的变量中，而高32位则覆盖了紧邻的内存，出现了内存踩踏事件，而导致程序崩溃，而且程序崩溃的地方还是随机的，就看被踩的内存是谁了，知道了原因后，那修改就简单了，只需要注意类型一定要与指针指向的变量类型一致；还有种方式就是不使用指针，直接将修改后的cur_v的值赋给test_v即可，这样的话两边类型就算不一致也会触发C语言的自动截断，而不会出现内存踩踏事件。
最后附上我最终修改后的代码：
#include
#include
#include
//这样使用此指针时必须进行类型转换就不会忘记而导致出错
void *src_v;
int64_t cur_v;
int32_t test_v;
int64_t max = 5;
int64_t min = -55;
int main(int argc,char *argv[])
{
int64_t tmp;
cur_v = -5;
src_v = &test_v;
printf("%p\r\n",src_v);
//这里注意类型与test_v保持一致
*(int32_t *)src_v = (int32_t)cur_v;
printf("%p\r\n",src_v);
//这里注意类型与test_v保持一致
tmp = *(int32_t *)src_v;
printf("%ld\r\n",tmp);
if(tmp < min)
{
printf("<\r\n");
}
else if(tmp > max)
{
printf(">\r\n");
}
else
{
printf("+\r\n");
}
return 0;
}
运行结果：
0x55a85dbd1028
0x55a85dbd1028
-5
+
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