为什么 realloc 给我不一致的行为？

Question

我目前正在我的学校学习过程编程课程。我们使用符合 C99 标准的 C。我和我的导师讨论过这个问题，我不明白为什么 realloc() 对他的机器有效，但对我的机器无效。

该程序的目标是解析一个文本文件 students.txt，该文件的学生姓名和 GPA 格式如下：

Mary 4.0
Jack 2.45
John 3.9
Jane 3.8
Mike 3.125

我有一个调整动态分配数组大小的函数，当我在 CLion IDE 中使用 realloc 调试器时，它给了我 SIGABRT。

我尝试使用在线编译器并得到 realloc(): invalid next size。

整个周末我都在尝试调试它，但找不到答案，我需要帮助。

我的代码目前看起来像这样

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define INITIAL_SIZE 4
#define BUFFER_SIZE 512
#define GRADE_CUTOFF 3.9

// ERROR CODES
#define FILE_OPEN_ERROR 1
#define MEMORY_ALLOCATION_ERROR 2

struct student {
    double gpa;
    char *name;
};

struct student *resizeAllocationIfNeeded(struct student *listOfStudents,
        unsigned int studentCount, size_t *currentSize) {

    if (studentCount <= *currentSize) {
        return listOfStudents;
    }

    *currentSize *= 2;
    struct student *resizedList = (struct student *) realloc(listOfStudents, *currentSize * sizeof(struct student));
    if (resizedList == NULL) {
        perror("Failed to allocate memory");
        exit(MEMORY_ALLOCATION_ERROR);
    }
    return resizedList;
}

size_t getNamesAndGrades(FILE *file, struct student *listOfStudents, size_t size) {
    unsigned int studentCount = 0;
    char buffer[BUFFER_SIZE];

    while(fscanf(file, "%s %lf", buffer, &listOfStudents[studentCount].gpa) > 0) {
        listOfStudents[studentCount].name = strdup(buffer);
        studentCount++;
        listOfStudents = resizeAllocationIfNeeded(listOfStudents, studentCount, &size);
    }

    return studentCount;
}

void swapStudents(struct student *listOfStudents, int x, int y) {
    struct student temp = listOfStudents[x];
    listOfStudents[x] = listOfStudents[y];
    listOfStudents[y] = temp;
}

void sortStudentsByGPA(struct student *listOfStudents, unsigned int studentCount) {
    for (int i = 0; i < studentCount; i++) {
        for (int j = 0; j < studentCount - i - 1; j++) {
            if (listOfStudents[j].gpa < listOfStudents[j + 1].gpa) {
                swapStudents(listOfStudents, j, j + 1);
            }
        }
    }
}

void printStudentAndGPA(struct student *listOfStudents, unsigned int studentCount) {
    for (int i = 0; i < studentCount; i++) {
        if (listOfStudents[i].gpa > GRADE_CUTOFF) {
            printf("%s %lf\n", listOfStudents[i].name, listOfStudents[i].gpa);
        }
        free(listOfStudents[i].name);
    }
}

void topStudents(char *fileName) {
    FILE *file = fopen(fileName, "r");

    if (!file) {
        perror("Could not open file for reading");
        exit(FILE_OPEN_ERROR);
    }

    struct student *listOfStudents = (struct student *) malloc(INITIAL_SIZE * sizeof(struct student));

    if (listOfStudents == NULL) {
        perror("Failed to allocate memory");
        exit(MEMORY_ALLOCATION_ERROR);
    }

    unsigned int studentCount = getNamesAndGrades(file, listOfStudents, INITIAL_SIZE);
    sortStudentsByGPA(listOfStudents, studentCount);
    printStudentAndGPA(listOfStudents, studentCount);
    free(listOfStudents);
}

int main() {
    topStudents("students.txt");
    return 0;
}

Answer 1

检查是否需要调整数组大小时出现fencepost错误。

您的初始分配大小为4，这意味着最高有效索引为3。

在 getNamesAndGrades() 的循环中，读入 listOfStudents[3] 后，将 studentCount 增加到 4。然后你调用 resizeAllocationIfNeeded(listOfStudents, studentCount, &size);

在 resizeAllocationIfNeeded()、studentCount == 4 和 *currentSize == 4 内。所以测试

    if (studentCount <= *currentSize) {
        return listOfStudents;
    }

成功，您 return 无需调用 realloc()。

然后循环的下一次迭代赋值给listOfStudents[4]，这会导致缓冲区溢出。

您需要将该条件更改为 studentCount < *currentSize。

Answer 2

你的代码有两个错误：一个只是笔误，另一个是比较严重的逻辑错误。

首先，由于 resizeAllocationIfNeeded() 中的条件，您重新分配为时已晚。当 studentCount == currentSize 时，这不会调整大小（即使它应该），这会使您溢出学生数组并导致问题。

您可以更改条件来解决此问题：

if (studentCount < *currentSize) {
    return listOfStudents;
}

除上述之外，您的主要错误在 getNamesAndGrades()，您在此处重新分配内存并将新指针分配给 局部变量 。然后，您可以在 topStudents() 中使用该变量，就像它已更新一样。这当然行不通，因为 topStudents() 传递的初始指针在第一个 realloc() 之后变得无效，并且当 getNamesAndGrades() returns.

您应该传递指向学生数组的指针，或者最好让函数为您创建数组。

这里有一个解决方案，将 getNamesAndGrades 重命名为 getStudents:

struct student *getStudents(FILE *file, unsigned int *studentCount) {
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    struct student *listOfStudents;
    size_t size = INITIAL_SIZE;

    *studentCount = 0;
    listOfStudents = malloc(size * sizeof(struct student));
    
    if (listOfStudents == NULL) {
        perror("Failed to allocate memory");
        exit(MEMORY_ALLOCATION_ERROR);
    }

    while(fscanf(file, "%511s %lf", buffer, &listOfStudents[*studentCount].gpa) == 2) {
        listOfStudents[*studentCount].name = strdup(buffer);
        (*studentCount)++;
        listOfStudents = resizeAllocationIfNeeded(listOfStudents, *studentCount, &size);
    }

    return listOfStudents;
}

// ...

void topStudents(char *fileName) {
    FILE *file = fopen(fileName, "r");

    if (!file) {
        perror("Could not open file for reading");
        exit(FILE_OPEN_ERROR);
    }

    unsigned int studentCount;
    struct student *listOfStudents = getStudents(file, &studentCount);

    sortStudentsByGPA(listOfStudents, studentCount);
    printStudentAndGPA(listOfStudents, studentCount);
    free(listOfStudents);
}

int main() {
    topStudents("students.txt");
    return 0;
}

补充说明：

在固定大小的缓冲区（在本例中为 512 字节）上扫描时，使用 %511s，而不仅仅是 %s，这是等待发生的缓冲区溢出。
您正在扫描两个字段，因此请检查 fscanf 的 return 值是否为 == 2，而不是 > 0，例如您不需要一个字段已初始化，一个未初始化。
Don't cast the result of malloc() or realloc()
将来，如果您在 Linux，使用 gcc -g -fsanitize=address 编译会在堆中出现问题时为您提供详细的错误报告，告诉您内存分配、释放和释放的确切位置用过。

为什么 realloc 给我不一致的行为？

Why is realloc giving me inconsistent behaviour?

c

realloc

memory-reallocation