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為何出現(xiàn)“非法操作
為何出現(xiàn)“非法操作”
徐淼華
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)少年班9700（230026）
在使用電腦的過程中，尤其是編程的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)遇到Windows彈出如圖所示的對(duì)話框，提示軟件進(jìn)行了非法操作：
圖：點(diǎn)擊了“詳細(xì)資料”后的對(duì)話框
此時(shí)如果點(diǎn)擊“詳細(xì)資料”，對(duì)話框擴(kuò)大窗口，給出了寄存器的值，但是一般人看不明白；而如果點(diǎn)擊“調(diào)試”，它將調(diào)用Visual C++或Delphi之類的安裝在系統(tǒng)中的編譯器，并在編譯器中顯示程序的匯編碼，更是讓人頭大一圈；若點(diǎn)擊“關(guān)閉”，則會(huì)將內(nèi)存中的相關(guān)數(shù)據(jù)都丟棄（很多時(shí)候這些數(shù)據(jù)是有用的），非常可惜。
引起Windows彈出此對(duì)話框的原因是內(nèi)存出錯(cuò)。內(nèi)存質(zhì)量不好，不穩(wěn)定，某些數(shù)據(jù)無端的改變，當(dāng)然被認(rèn)為是“非法操作”。這里討論的是軟件特別是自己編寫的小程序是如何引起錯(cuò)誤的。Windows 9X中，不必關(guān)心內(nèi)存模式、地址轉(zhuǎn)換、64K的代碼段和數(shù)據(jù)段，因?yàn)榈刂泛蛢?nèi)存都放在線形的
32位內(nèi)存空間中。每個(gè)應(yīng)用程序都可“看見”4GB的線形地址空間，其中最開始的4MB由操作系統(tǒng)保留，剩下的不足2GB的空間屬于應(yīng)用程序私有空間。要強(qiáng)調(diào)的是，在4MB 到2GB之間的非保留空間是完全私有的。每個(gè)進(jìn)程都可有自己私有的地址空間，而且與其他進(jìn)程的地址空間是完全無關(guān)的。利用處理器的頁(yè)映射能力，操作系統(tǒng)可為每個(gè)進(jìn)程提供獨(dú)立的從邏輯地址到物理內(nèi)存（RAM或分頁(yè)文件）的映射，使一個(gè)進(jìn)程的地址空間對(duì)另一個(gè)進(jìn)程完全不可見。編程時(shí)，若一個(gè)進(jìn)程（程序）訪問了它的地址空間外的地址，Windows 9X就會(huì)彈出上述對(duì)話框。具體有以下幾個(gè)原因：
1．?dāng)?shù)組下標(biāo)越界
觀察以下程序：
#include<stdio.h>
void main()
{
int a[5];
a[5]=0;
}
大家知道，C語(yǔ)言不檢查數(shù)組下標(biāo)越界，該程序編譯可通過。執(zhí)行時(shí)引發(fā)上述錯(cuò)誤，這是因?yàn)檎Z(yǔ)句int a[5]只定義了a[0]至a[4]，a[5]訪問的地址不屬于程序的地址空間。要特別注意數(shù)組下標(biāo)，除了上述原因外，它的錯(cuò)誤還往往伴隨著邏輯錯(cuò)誤（符合語(yǔ)法但得不到正確的結(jié)果）。
2．未初始化的指針
觀察以下程序：
void main()
{
int *a;
*a=0;
}
語(yǔ)句int *a
定義了一個(gè)指針，a中存放的只是一個(gè)地址，它是一個(gè)隨機(jī)數(shù)，極可能指向其它進(jìn)程的地址空間。對(duì)該地址進(jìn)行讀寫操作，也極可能引發(fā)上述錯(cuò)誤。修改的辦法是再定義一個(gè)整型變量，并將它的地址賦給指針變量a。純DOS操作系統(tǒng)允許程序?qū)λ旧硪酝獾牡刂愤M(jìn)行操作。我在DOS下編程時(shí)，曾因忘了初始化指針，而將整個(gè)編譯器搞得面目全非。
3．棧溢出
這是最不易察覺的一點(diǎn)。我是在編寫一個(gè)圖象處理軟件時(shí)遇到的，當(dāng)時(shí)真是百思不得其解：
#include<stdio.h>
void func()
{
int a[300000];
printf("Now Call Functions");
}
void main()
{
func();
}
程序運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)在棧中為局部變量開辟空間。局部變量有很多好處，但是必須保證棧的空間足夠。該程序定義了長(zhǎng)為300000的整數(shù)數(shù)組局部變量，它超出了棧的大小。通過修改數(shù)組的長(zhǎng)度，看是否會(huì)出現(xiàn)“非法操作”，得知我所用的系統(tǒng)（Windows NT4）在缺省條件下，棧的大小在200000至300000之間。另外，使用遞歸不當(dāng)，也會(huì)引起棧的溢出。解決的辦法一般并非將局部變量該為全局變量（盡管實(shí)際用到的內(nèi)存再大，Windows也能支持，但從效率來說一般不這樣做），而是使用動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存技術(shù)，從“堆”中分配內(nèi)存。將語(yǔ)句int a[300000] 改為 int a=new int[300000]，然后仍然a看成長(zhǎng)為300000的數(shù)組使用。
最后提醒大家，編寫程序后，編譯運(yùn)行前存盤，做到“有備無患”。
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)（230026）
徐淼華 vince_xu@263.net
2000,3,16
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