c-调用isalpha导致分段故障

Question

我有以下程序会导致分段错误。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
printf("TEST");
for (int k=0; k<(strlen(argv[1])); k++)
{
if (!isalpha(argv[1])) {
printf("Enter only alphabets!");
return 1;
}
}
return 0;
}

我发现正是这条线路造成了的问题

if (!isalpha(argv[1])) {

用CCD_ 2代替CCD_。

然而，我发现很奇怪的是，该程序甚至没有打印TEST就导致了分段故障。我还预计isalpha函数会错误地检查char*指针的下字节是否指向argv[1]，但事实似乎并非如此。我有代码来检查参数的数量，但为了简洁起见，这里没有显示。

这里发生了什么？

Answer 1

一般来说，讨论为什么未定义的行为会导致这种或那种结果是毫无意义的。

但是，即使不在规范范围内，试图理解为什么会发生一些事情也没有坏处

isalpha的实现使用一个简单的数组来查找所有可能的unsigned char值。在这种情况下，作为参数传递的值将用作数组的索引。虽然实数字符被限制为8位，但整数不是。该函数以一个int作为参数。这也是为了允许进入不适合argv[1]1的EOF。

如果您将0x7239482342这样的地址传递到函数中，则这远远超出了所述数组的末尾，并且当CPU尝试读取具有该索引的条目时，它会从世界的边缘掉下来。)

用这样的地址调用isalpha是编译器应该在将指针转换为整数时发出一些警告的地方。你可能忽略了。。。

库可能包含检查有效参数的代码，但它也可能只是依赖于用户不传递不应传递的内容。

Answer 2

1. printf未冲洗
2. 从指针到整数的隐式转换本应至少生成约束违反的编译时诊断，但却生成了超出CCD_ 14范围的数字。isalpha被实现为查找表，这意味着您的代码访问该表超出了界限，因此是未定义的行为

3. 为什么没有得到诊断，部分原因可能是isalpha是如何作为宏实现的。在我的Glibc 2.27-3ubuntu1计算机上，isalpha被定义为

   # define isalpha(c)     __isctype((c), _ISalpha)
   # define __isctype(c, type) 
   ((*__ctype_b_loc ())[(int) (c)] & (unsigned short int) type)
   

   宏中包含一个不幸的int强制转换，这将使您的错误静音！

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我之所以在发布这么多其他答案之后发布这个答案，一个原因是您没有修复代码，在给定扩展字符和char被签名的情况下，它仍然存在未定义的行为(x86-32和x86-64通常都是这种情况)。

给argv[1][k]0的正确参数是(unsigned char)argv[1][k]！C11 7.4:

在所有情况下，自变量都是int，其值应表示为unsigned char或等于宏EOF的值如果参数有任何其他值，则行为是未定义的

Answer 3

我觉得很奇怪，程序甚至没有打印TEST 就导致了分段故障

printf不会立即打印，但它会写入临时缓冲区。如果要将字符串刷新为实际输出，请使用n结束字符串。

并将argv[1]替换为argv[1][k]解决了问题。

isalpha用于处理单个字符。

Answer 4

首先，一个合格的编译器必须在这里给您一个诊断消息。不允许从指向isalpha期望的int参数的指针隐式转换。(这违反了简单分配规则，6.5.16.1。)

至于为什么没有打印"TEST"，可能只是因为stdout没有被刷新。您可以尝试在printf之后添加fflush(stdout);，看看这是否解决了问题。或者，在字符串的末尾添加换行n。

否则，只要没有副作用，编译器就可以自由地重新排序代码的执行。也就是说，允许在printf("TEST");之前执行整个循环，只要它在可能打印"Enter only alphabets!"之前打印TEST即可。这种优化在这里可能不太可能发生，但在其他情况下也可能发生。