linux下C编程free()时出现飘忽诡异的段错误（核心已转储）问题

浏览数：24 / 时间：2015年06月20日

先说一下问题现场。

代码如下

free(volthisframe->Tops);
free(volthisframe->Bots);
printf("what\n");
free(volthisframe->SCTops);
free(volthisframe->SCBots);

运行时出现段错误，“what”随机出现，也就是说可能是打印前出现段错误，也可能是打印后出现段错误。但最终定位就在这几行free里面。

人格保证，各个指针都有初始化，都有检查，代码这里没有列出来而已。

困扰了我2,3天时间，因为完全无法解释free出现段错误这个问题背后的原因，指针是绝对正常的。后来查阅了大量资料，终于理了个脉络出来，大概知道怎么回事了。进一步的debug还在进行中。。。

提醒：这只是泛泛而谈，因为内存管理的问题跟语言、编译器、操作系统都有关系，windows下和linux就大不相同，本文也没有想精确定位，只是给个思路而已。

下面是具体分析，首先是参考资料

参考资料

编号	名称	作者	内容
1	http://baike.baidu.com/link?url=-1euetbsnxgUONmVs3jA5eexMlkm5GJVTRIrcn1z3KwFVrDT-Ei6qtcxKxWAm229u6pWvOq0KKnWuWogahdeoK		“堆栈”的百度百科，杂七杂八讲了一大堆东西。
2	http://imatlab.lofter.com/post/286ffc_a6ead7		局部变量数组过大造成的段错误
3	http://www.oschina.net/question/617142_65867?sort=default&p=1#answers		典型的数组越界
4	http://blog.csdn.net/misskissc/article/details/10757975		子函数返回的时候，数据区、栈区的内容是否有效的问题。
5	http://www.cnblogs.com/panfeng412/archive/2011/11/06/2237857.html		各种段错误及其调试方法
6	http://bbs.chinaunix.net/thread-1332271-1-1.html		局部变量作为实参传递出现错误
7	http://blog.csdn.net/wind19/article/details/5964090		C中的内存管理，
8	http://blog.csdn.net/wind19/article/details/5964137		C中堆和栈的数组越界，局部变量是放在栈中的
9	http://www.cs.ucsb.edu/~pconrad/cs16/10W/extraLabs/el01/		UCSB的C语言课程关于段错误的实验内容

这个问题跟C语言和编译器的内存分配，linux的内存管理都有关系，一个一个来。

出现段错误的情况，基本还是栈溢出（使用的内存空间大于系统默认分配的栈空间）[2][5]

数组越界[3]

访问不存在的地址（指针NULL）[5]

访问系统保护的内存地址[5]

访问只读的内存地址[5]

关于入栈、出栈 [1]讲了一点，在子函数调用的时候的情况，注意这只是多数情况，具体的系统很可能不一样

栈：在函数调用时，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。

当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向函数的返回地址，也就是主函数中的下一条指令的地址，程序由该点继续运行。

[5]里面讲了很复杂的调试方法，但用在IDE里面用gdb可以很方便找到位置。关键是linux下，对于段错误的报警存在可能的偏差！

比如[3]，在数组越界的时候并未实时报警，而是在free的时候才报警。

实际上我也是这种情况，应该是volthisframe->Tops和Bots都越界了，但是到free的时候才随机选一个报警。甚至是下一个free才报警。定位都很困难，定位到free也不解决任何问题。。。

OK，总结如下，主要是[7][8]说的最清楚

技术分享

BSS、数据段、代码段是编译器预分配的，

BSS段即未初始化的全局变量和静态变量的空间，读写。运行时初始化

数据段即已初始化的全局变量和静态变量的空间，读写。已由编译器初始化

代码段，就是代码空间，有的编译器和系统允许修改这一部分。

堆栈都由系统分配。

堆：很多系统都是从虚拟内存里面直接给，大小几乎不限。malloc和free类的内存空间就在这里。

栈，这个是重点

系统指定的空间，每个程序大小是统一的。linux下默认是8M。用ulimit查看修改。

局部变量就放在这里面，如果出现子函数调用的情况，除了子函数的局部变量和子函数的实参（其实也是局部变量）之外，父函数的返回地址也会入栈[1]。返回时如有返回值，也会压入栈中。调用时的入栈顺序是：

返回地址、实参、局部变量。

出栈相反。

栈就会带来很多问题。看了[4]，我再总结如下：

局部变量的有效区间：本函数的存在时空。本函数返回之后，栈的内容其实还在，但随时可能被其它函数入栈顶替。

局部变量的地址作为实参传入：入栈的是父函数的局部变量的地址，其实是可以的，因为这时候父函数肯定还没结束。栈内空间依然保留，而且可读写。

根据[7]，局部变量数组越界其实是在栈里面，而全局变量数组越界是在数据段或者BSS段里面。

而堆里面越界是在系统的虚拟内存里面。

Bingle！

最终原因：

很可能这是造成堆里面越界不能及时反映的原因，等到free的时候系统才发现不对头。因为使用的时候系统也没有随时监视，系统无法得知。

但无法理解系统为啥free这时候会发现不对，free里面可能有检查。猜测有记录使用了那些堆。

所以，我应该是指针在过程中使用的时候出现越界的情况，但在free时系统才报错，而且还不一定在哪儿报，可能是越界的指针本身free时，也可能是被侵犯的指针free时。我这里就是volthisframe->Tops和volthisframe->Bots两个指针都越界了（这两个是同步用的），但有时会在free(volthisframe->SCTops)时报错！

由于是嵌入式，为节省内存空间，我的指针使用极度繁杂，这下够的我搞！