C程序分段故障

Question

我很难在类项目的代码中找到分段错误（这部分未分级）。我正在为一个操作系统类实现一个队列，并且在添加函数中遇到了分段错误。

void AddQueue(QElem * head, QElem * item) {
    printf("WHEREn");
    if(head == NULL){
        printf("THEn");
        head = item;
        //item->next = item;
        //item->prev = item;
    }
    else{
        printf("$^&*n");
        (head->prev)->next = item;
        printf("AREn");
        item->prev = (head->prev);
        printf("YOUn");
        item->next = head;
        printf("FAILINGn");
        head->prev = item;
    }
    printf("!?!?!?n");
}

我有一个测试函数，我从另一个类调用它。。。

void TestAddQueue()
{
    printf("********************************************n");
    printf("Begin testing the add test functionn");
    printf("********************************************n");
    QElem * queue;
    InitQueue(queue);

    for(int i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("Adding element %dn", i+1);
        QElem * newElem = NewItem();
        printf("Changing payload valuen");
        newElem->payload = i+100;
        printf("Adding to the queuen");
        AddQueue(queue, newElem);
        printf("Item added, payload value = %dn", queue->payload);
        printf("The previous payload = %dn", queue->prev->payload);
    }
    for(int i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("Rotating list", i+1);
        RotateQ(queue);
        printf("Printing element %dn", i+1);
        printQElem(queue);
    }
}

这是NewItem函数。。。

QElem * NewItem()
{
    // just return a new QElem struct pointer on the heap
    QElem * newItem = calloc(1,sizeof(QElem));
    newItem->next = newItem;
    newItem->prev = newItem;
    newItem->payload = -1;
    return newItem;
}

这是运行程序的输出。。。

********************************************
Begin testing the add test function
********************************************
Adding element 1
Changing payload value
Adding to the queue
WHERE
THE
!?!?!?
Segmentation fault

现在，传递到add函数的头指针应该是NULL，因为它被发送到一个初始化器函数，该函数只将指针的值设置为NULL，所以我认为这不会引起我的问题。

我的猜测是下面这句话引起了这个问题。。。

printf("Item added, payload value = %dn", queue->payload);

可能当我试图获取有效负载值时，我试图访问的结构已不存在，或者队列指针被移动到无效空间。如有任何反馈或向正确方向推动，我们将不胜感激。

附带说明：这是在Unix服务器环境（bash）中编译的，目前我无法访问IDE来调试和查看变量。

Answer 1

在C中，参数通过值传递，这意味着它们被复制。更改副本当然不会更改原始副本。

因此，在AddQueue函数中，变量head是一个副本，您可以随意更改，最初传递给函数的变量根本不会更改。

为了能够更改参数，您需要通过引用，而C没有，但它可以通过使用指针来模拟。当然，这意味着要通过引用传递指针，必须将指针传递给该指针。

---

所以对于你的代码来说，它就像

void AddQueue(QElem ** head, QElem * item) {
    if(*head == NULL){
        *head = item;
    }
    ...
}
...
AddQueue(&queue, newElem);

上面的更改首先使AddQueue取一个指向QElem的指针，从而使其模仿引用传递习惯用法。要使用原始指针，请使用解引用运算符*，它会为您提供指针指向的值（在本例中为原始指针）。然后，要真正将指针传递给指针，必须在指针变量上使用运算符&的地址。

Answer 2

head = item对AddQueue函数外发生的事情没有任何影响。如果将空指针作为head传递给AddQueue，则在AddQueue完成后，该指针仍将为空。

Answer 3

多亏了@Joachim，我的队列能够按预期运行。请参阅下面的重构代码。

首先是add函数。。。

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//
//  Add Queue
//
//      Adds a queue item, pointed to by `item`, to the end of the queue pointed
//      to by `head`.
//
//      Note: Tested 2-12-2015 using proj_1.c tests. PASSED -Dave
//
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
int AddQueue(QElem ** head, QElem ** item) {
    //If the queue is empty...
    if(*head == NULL){
        //Point the head to the item.  The new item's next/prev were initialized
        //to point to itself already.
        *head = *item;
    }
    //If there are already elements in the queue...
    else{
        // insert the new element at the end of the list (just to the left
        // of the head) setting the next and previous values of the
        // appropriate nodes to the new values.
        ((*head)->prev)->next = *item;
        (*item)->prev = ((*head)->prev);
        (*item)->next = *head;
        (*head)->prev = *item;
    }
    return TRUE;
}

接下来是新项目功能。。。

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//
//  New Item
//
//      Returns a pointer to a new queue element created in heap memory.
//
//      Note: Calloc is a more precise way of allocating, but is basically the
//      same as malloc, the 1 denotes how many of the item to reserve mem for.
//      -Dave
//
//      Note: Tested 2-12-2015 using proj_1.c tests. PASSED -Dave
//
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
QElem * NewItem()
{
    // just return a new QElem struct pointer on the heap with values initialized
    QElem * newItem = calloc(1,sizeof(QElem));
    newItem->next = newItem;
    newItem->prev = newItem;
    newItem->payload = -1;
    return newItem;
}

现在对于测试添加功能。。。

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//
//  A test function for the add function.  It will create a queue of items
//  and attempt to iterate through them and print the value of the payload
//
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
void TestAddQueue(QElem ** queue){
    printf("********************************************n");
    printf("Begin testing the add test functionn");
    printf("********************************************n");
    InitQueue(&(*queue));
    for(int i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("Adding element %dn", i+1);
        QElem * newElem = NewItem();
        printf("Changing payload valuen");
        newElem->payload = i+100;
        printf("Adding to the queuen");
        AddQueue(&(*queue), &newElem);
        printf("Item added, payload value = %dn", newElem->payload);
        printf("The previous payload = %dn", (*queue)->prev->prev->payload);
    }
}