c - 链表无限循环

Question

尝试创建一个程序来计算在将当前节点移动到头部时使用 strcmp 进行的比较次数。虽然算法有一些问题......它有时“有效”，而在其他时候给了我一个无限循环。现在尝试了 lldb 几个小时，并且每 2 行代码就放置 printf 消息，但我不知道如何查明问题所在。我认为它在算法中的某个地方，但我看不出有什么问题。

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

typedef struct Node2
{
    char* word;
    struct Node2 *next;
} Node2;

Node2* head = NULL;
Node2* now = NULL;
int uniqueWords = 0;
int totalMTFRComparisons = 0;


Node2* iNode(char* word)
{   
    Node2* ptr = malloc(sizeof(Node2));
    Node2* tmp = head;
    Node2* prev = head;

    while (tmp)
    {
        totalMTFRComparisons++;
        printf("Current word: %s", tmp->word);
        if (strcmp(tmp->word, word) == 0)
        {
            prev->next = tmp->next;
            tmp->next = head;
            return tmp;
        }
        prev = tmp;
        tmp = tmp->next;
        printf("tmp incremented.\n");
    }

    ptr->word = malloc(strlen(word) + 1);
    strcpy(ptr->word, word);
    ptr->next = NULL;
    if (head == NULL)
    {
        head = now = ptr;
        return ptr;
    }
    else
    {
        ptr->next = head;
        head = ptr;
    }
    return ptr;
}

char* getString()
{
    static char buffer[128];
    while (fgets(buffer, 128, stdin) != NULL)
    {
        iNode(buffer);
    }
    return buffer;
}

int main()
{
    getString();
    printf("Total words: %d, total MTFR comparisons: %d\n", uniqueWords, totalMTFRComparisons);

    Node2* ptr2 = head;
    Node2* tmp2 = head;
    while (ptr2 != NULL)
    {
        tmp2 = ptr2->next;
        free(ptr2->word);
        free(ptr2);
        ptr2 = tmp2;
    }
}

我的控制台刚刚收到垃圾邮件:tmp 递增。但这并不总是发生 - 它只是有时发生，所以我不知道是什么原因造成的。

示例输入和输出:http://pastebin.com/QfuCm7gt

Answer 1

您为字符串分配的内存太少:

ptr->word = malloc(strlen(word));
strcpy(ptr->word, word);

您需要分配 strlen(word) + 1 字节以允许空终止符。

当您写入超出分配的空间时，您会调用未定义的行为。对您来说不幸的是，这可能意味着它有时看起来工作正常 — 它是对未定义行为的有效响应，似乎按预期工作，除非它适合系统改变主意和行为异常。

考虑是否可以使用 strdup() 函数。如果不是，请考虑您是否应该编写和使用您自己的版本。不要忘记检查内存分配是否成功。

(在您修复未定义的行为之前，真的没有必要想知道还有什么问题，如果还有其他问题。)

---

我写这段代码是为了看看我是否可以模拟你的问题。我不能:

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

typedef struct Node
{
    char *word;
    struct Node *next;
} Node;

int totalMTFRComparisons = 0;

Node* head = NULL;
static Node* iNode(char* word)
{   
    Node* ptr = malloc(sizeof(Node));
    Node* tmp = head;
    Node* prev = head;

    while (tmp)
    {
        totalMTFRComparisons++;
        if (strcmp(tmp->word, word) == 0)
        {
            prev->next = tmp->next;
            tmp->next = head;
            //tmp->next = prev;

/* JL: Still a memory leak here. */
/* Either free(ptr) or don't allocate until after the loop */

            return tmp;
        }
        prev = tmp;
        tmp = tmp->next;
        printf("tmp incremented.\n");
    }
    ptr->word = malloc(strlen(word) + 1);
    strcpy(ptr->word, word);
    ptr->next = NULL;
    if (head == NULL)
    {
        head = ptr;
        return ptr;
    }
    else
    {
        ptr->next = head;
        head = ptr;
    }
    return ptr;
}

static void dump_list(Node *node)
{
    while (node != 0)
    {
        printf("Node word: [[%s]]\n", node->word);
        node = node->next;
    }
}

static void free_list(Node *node)
{
    printf("Freeing list\n");
    while (node != 0)
    {
        Node *next = node->next;
        printf("Freeing: [[%s]]\n", node->word);
        free(node->word);
        free(node);
        node = next;
    }
}

int main(void)
{
    char line[4096];

    while (fgets(line, sizeof(line), stdin) != 0)
    {
        printf("Line: [[%s]]\n", line);
        char *ptr = line;
        char *tok;
        while ((tok = strtok(ptr, "\n\t ")) != 0)
        {
            printf("Word: [[%s]]\n", tok);
            iNode(tok);
            ptr = NULL;
        }
        dump_list(head);
    }
    free_list(head);
    return 0;
}

这或多或少是一个 MCVE。 dump 和 free 函数只是让我确保我可以看到列表中的内容并释放所有内存。

除了修复内存覆盖问题外，我只提供了Node类型的定义，将static放在函数前面(以避免编译警告之一否则我会得到)，并添加了两个支持函数和 main();否则我没有更改您的代码。 (顺便说一句，对第一次编译的唯一提示是关于 cur2 的，我注意到了但忘记删除了 — 这很好；很少有程序，即使是我编写的程序，也能如此干净利落地完成。)

运行时，我输入:

abc def ghi
mno pqr stuvwxyz humongously-and-tempestuously-but-neither-abstemiously-nor-facetiously-long word!

我得到了输出:

abc def ghi
Line: [[abc def ghi
]]
Word: [[abc]]
Word: [[def]]
tmp incremented.
Word: [[ghi]]
tmp incremented.
tmp incremented.
Node word: [[ghi]]
Node word: [[def]]
Node word: [[abc]]
mno pqr stuvwxyz humongously-and-tempestuously-but-neither-abstemiously-nor-facetiously-long word!
Line: [[mno pqr stuvwxyz humongously-and-tempestuously-but-neither-abstemiously-nor-facetiously-long word!
]]
Word: [[mno]]
tmp incremented.
tmp incremented.
tmp incremented.
Word: [[pqr]]
tmp incremented.
tmp incremented.
tmp incremented.
tmp incremented.
Word: [[stuvwxyz]]
tmp incremented.
tmp incremented.
tmp incremented.
tmp incremented.
tmp incremented.
Word: [[humongously-and-tempestuously-but-neither-abstemiously-nor-facetiously-long]]
tmp incremented.
tmp incremented.
tmp incremented.
tmp incremented.
tmp incremented.
tmp incremented.
Word: [[word!]]
tmp incremented.
tmp incremented.
tmp incremented.
tmp incremented.
tmp incremented.
tmp incremented.
tmp incremented.
Node word: [[word!]]
Node word: [[humongously-and-tempestuously-but-neither-abstemiously-nor-facetiously-long]]
Node word: [[stuvwxyz]]
Node word: [[pqr]]
Node word: [[mno]]
Node word: [[ghi]]
Node word: [[def]]
Node word: [[abc]]
Freeing list
Freeing: [[word!]]
Freeing: [[humongously-and-tempestuously-but-neither-abstemiously-nor-facetiously-long]]
Freeing: [[stuvwxyz]]
Freeing: [[pqr]]
Freeing: [[mno]]
Freeing: [[ghi]]
Freeing: [[def]]
Freeing: [[abc]]

在 Valgrind 下运行时，我得到了一些奇怪的输出，但那是因为我升级了 o/s(Mac OS X Yosemite 到 El Capitan)而没有更新抑制。泄漏都在系统代码中，而不是在这段代码中，AFAICT。

---

聊天后

该代码的一个特点是，如果单词被输入两次，则该单词应该被移到列表的前面。我的测试是针对独特的单词集。问题在于处理第一个单词的重复项。这段代码中有一个看起来很可靠的修复:

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


typedef struct Node2
{
    char* word;
    struct Node2 *next;
} Node2;

Node2* head = NULL;
Node2* now = NULL;
int uniqueWords = 0;
int totalMTFRComparisons = 0;

bool DEBUG = true;

static
Node2* iNode(char* word)
{   
    if (DEBUG)
        printf("addNode2 called [[%s]].\n", word);
    Node2* tmp = head;
    Node2* prev = 0;

    while (tmp)
    {
        totalMTFRComparisons++;
        printf("Current word: %s\n", tmp->word);
        if (strcmp(tmp->word, word) == 0)
        {
            printf("Already entered: [[%s]]\n", tmp->word);
            if (prev != 0)
            {
                prev->next = tmp->next;
                tmp->next = head;
                head = tmp;
            }
            //tmp->next = prev;
            return tmp;
        }
        prev = tmp;
        tmp = tmp->next;
        printf("tmp incremented.\n");
    }

    Node2* ptr = malloc(sizeof(Node2));
    printf("New word: [[%s]]\n", word);
    uniqueWords++;
    ptr->word = malloc(strlen(word) + 1);
    strcpy(ptr->word, word);
    ptr->next = NULL;
    if (head == NULL)
    {
        head = now = ptr;
        return ptr;
    }
    else
    {
        ptr->next = head;
        head = ptr;
    }
    return ptr;
}

static
char* getString(void)
{
    static char buffer[128];
    while (fgets(buffer, 128, stdin) != NULL)
    {
        char *nl = strchr(buffer, '\n');
        if (nl != 0)
            *nl = '\0';
        printf("Line: [[%s]]\n", buffer);
        iNode(buffer);
    }
    return buffer;
}

int main(void)
{
    getString();
    printf("Total words: %d, total MTFR comparisons: %d\n", uniqueWords, totalMTFRComparisons);

    Node2* ptr2 = head;
    Node2* tmp2 = head;
    while (ptr2 != NULL)
    {
        printf("Freeing: [[%s]]\n", ptr2->word);
        tmp2 = ptr2->next;
        free(ptr2->word);
        free(ptr2);
        ptr2 = tmp2;
    }
}

它有一些诊断打印。换行剥离意味着诊断输出比你在聊天中看到的要短，如果你懒得看聊天(字符串末尾有一个换行符——行被视为单词，包括换行符)。