【C语言初阶】数组下标越界为何形成了死循环?

发布于:2023-01-10 ⋅ 阅读:(453) ⋅ 点赞:(0)


问题描述:

提问:下面这个程序在vs编译器的运行结果是什么?:

#include <stdio.h>
int main()
{
	int i = 0;
	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	for (i = 0; i <= 12; i++)
	{
		arr[i] = 0;
		printf("hello!\n");
	}
	return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述
结果:程序陷入了死循环


疑问提出:

  • 为什么程序会陷入死循环?
  • 数组下标越界为什么没有报错?
  • 在每个编译器下运行都是这样吗?
  • 如何避免?

原因分析:

程序陷入死循环的原因分析:

  • i 和 arr 都是局部变量,局部变量是存于栈区的,根据栈区空间使用习惯,优先使用高地址的空间,再使用低地址的空间。根据程序运行顺序,先为 i 在高位开辟一个整型空间,接下来为数组 arr 开辟十个整型空间。
  • 因为数组随着下标增长,地址是由低到高变化的。当数组下标增加到10时,地址已经超过了分配给数组的地址空间,指向下一个空间, 因为vs编译器分配空间时,在 i 的地址和 arr 地址之间恰好隔了两个整型空间,i=10的时候访问一个空间,i=11的时候再访问一个空间,到i=12的时候正好访问到开始时 i=0 的空间。
  • 此时 i 又被赋值为0,又进入了循环,就这样一直循环就成了死循环。
  • 图解:
    在这里插入图片描述

数组下标越界没有报错原因分析:

  • 很多同学有个疑问:为什么数组下标都越界了,为什么编译器没有报错?是这个错误编译器检测不到吗?下面举个例子:
    在这里插入图片描述

  • 我们将 i 的范围从0到12改为0到11就没有形成死循环了,难道只有i<=12的时候才形成死循环吗?是因为i<=11的时候访问不到 i=0 的空间,不会形成死循环,但 i 的范围大于等于12的时都会访问到i=0的空间,形成死循环。

  • 那为什么死循环的时候不报错?是因为编译器一直在循环输出,线程根本没有停下来,所以通俗来讲,就是编译器没有机会报错。而当i<=11时,线程退出时就可以报错了。

每个编译器都是这样么?

  • 不是的,只是vs编译器恰好使 i 的地址和 arr 的地址之间相隔了两个整型空间,在不同编译器的不同版本上相隔的空间都不一样。
  • 在vs2013/2017/2019/2022 x86环境 上隔两个整型空间;在gcc上隔一个整型空间;在vc 6.0上没有空间。

如果不了解内存机制,可能很难发现为什么程序会陷入死循环,如何避免?

  • 很多同学可能会想,把 i 定义到 arr 后面不就不会出现死循环了,确实如此。
    在这里插入图片描述
  • 但最好的方法是从源头上避免。在有数组的时候就提醒自己多注意下标越界的问题!毕竟一个程序员想要写bug,谁也拦不住是吧。
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