涉及指向相同物件型別的指標的分段錯誤

我有以下最小版本的代碼（出于除錯目的，我已將所有資料欄位設定為公開）：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
using std::cout; using std::vector; using std::string;

class Population;  // forward declaration

class Person {
    public:
        Person *spouse;
        void marry(Population &p, int i);  // defined after Population class
};

class Population {
    public:
        vector<Person> people;
        void add(Person p) {
            people.push_back(p);
        }
};

void Person::marry(Population &p, int i) {
    *spouse = p.people.at(i);
}

int main() {
    Person john; Person jane;

    Population pop;
    pop.add(john); pop.add(jane);

    john.marry(pop, 1);  // tries to marries Jane, but seg fault
}

它編譯得很好，但是由于以下行，它在運行時給出了分段錯誤：

*spouse = p.people.at(i);

究竟是什么導致了這個段錯誤，我該如何解決？

uj5u.com熱心網友回復：

*spouse = p.people.at(i);

這行代碼在 C 中執行以下操作：1) 回傳i對向量中第 th 個物件的參考p.people，以及 2) 將參考的物件復制到該spouse指標指向的另一個物件。

究竟是什么導致了這個段錯誤

嗯，將一個物件復制到另一個指標指向的物件的必要要求是，指標spouse必須是指向有效的現有物件的指標。

顯示的代碼中沒有任何內容將指標初始化為spouse指向某個現有物件。這肯定是程式崩潰的原因。

我怎樣才能繞過它？

spouse指標必須初始化為指向一個有效物件。然而，正如評論中所討論的，這些物件的整體設計存在一些缺陷，因此您可能需要完全重新設計物件的整個層次結構，以及各種物件之間的關系。

uj5u.com熱心網友回復：

有什么問題？

問題是以下陳述句并沒有按照您的想法執行：

*spouse = p.people.at(i);

該陳述句采用一個未初始化的指標spouse，并嘗試Person通過復制p.people.at(i).

由于spouse指標未初始化，因此這是 UB（未定義行為），而段錯誤是許多可能的癥狀之一。

如何解決？

您可能想要做的是將spouse配偶人的地址分配給指標：

spouse = &p.people.at(i);

對于您的小片段，這會更好。但這不是一個可靠的解決方案：如果您將新人添加到人口向量中，則向量可能會增長，并且在某些情況下，向量內容可能會移動到不同的位置，從而使之前獲得的所有指標指向其元素無效（如果您嘗試訪問它們，同樣是 UB）。

相反，您可以考慮將配偶保留為索引，或以保留地址的方式管理人口中的人員，例如在地圖中創建人員，或將向量設為可復制人員的地址向量 -執行時創建add()

uj5u.com熱心網友回復：

該問題是由取消參考未初始化的指標引起的。

整個班級的設計需要一點調整。否則，一個人可能會被復制，從而導致混淆一個人與誰結婚。

鑒于您想通過存盤指向伴侶的指標來表示婚姻，這意味著您有一些要求：

• 如果有關某人的資料存盤在不同的記憶體位置，則需要通知配偶
• 記憶體位置的任何移動都應該只讓一個人有效；否則您將無法確定配偶的配偶指標是否指向預期的人。

這個問題的一個解決方案是為Person.

class Person {
public:
    Person() = default; // default constructor required by vector; also used for creating unmarried people

    ~Person()
    {
         if (spouse != nullptr)
         {
             // spouse now can no longer access their spouse
             spouse->spouse = nullptr;
         }
    }

    Person(Person&& old)
        : spouse(old.spouse)
    {
        if (spouse != nullptr)
        {
            spouse->spouse = this; // tell spouse the new address of the partner
            old.spouse = nullptr; // prevent destructor of old objects from doing incorrect updates to the spouse
        }
    }

    Person& operator=(Person&& old)
    {
        if (spouse != nullptr)
        {
            spouse->spouse = nullptr;
        }
        spouse = old.spouse;
        if (spouse != nullptr)
        {
            spouse->spouse = this; // tell spouse the new address of the partner
            old.spouse = nullptr; // prevent destructor of old objects from doing incorrect updates to the spouse
        }
        return *this;
    }

    void marry(Person& newSpouse)
    {
        if (spouse != nullptr)
        {
            // still married, so throw an exception or divorce; I'll choose divorce here
            spouse->spouse = nullptr;
        }
        spouse = &newSpouse;
        spouse->spouse = this;
    }

    Person* GetSpouse()
    {
        return spouse;
    }

private:
    // spouse data managed internally; don't provide write access outsize of this class
    Person *spouse {nullptr};

};

現在std::vector<Person>將自動更新后備存盤的大小，因為它使用移動語意......

std::vector<Person> population;
population.emplace_back();
population.emplace_back();

// note: the reference may be invalidated on a vector resize
auto& john = population[0];
auto& jane = population[1];

john.marry(jane);

標籤：C 哎呀 分段故障

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