二進制文件讀取/寫入錯誤，結構中包含char *指針

Question

我有一個奇怪的問題。 我不知道為什么會這樣。 我嘗試了各種方式。 可能是因為我仍然是C語言的新手。

請看下面的代碼。

它帶有2個參數。 --write和--read 。

• 在我的write()函數中，我寫入文件，然后調用read()函數。 這會將數據寫入文件，並按預期正確打印3行值。

• 在我的read()函數中，我讀取了文件。 當我單獨傳遞--read參數時，程序會給出segmentation fault錯誤消息。 盡管在下面的代碼中，如果我將靜態字符串值分配給char *name此讀取功能將按預期工作。

以下是我創建的用於模擬問題的完整代碼。

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

typedef struct _student {
    int id;
    char *name;
} Student;

void write();
void read();

int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc > 1) {
        if (strcmp(argv[1], "--write") == 0) {
            write();
            read();
        }
        else if (strcmp(argv[1], "--read") == 0) {
            read();
        }
    }
    return 0;
}

void write()
{
    printf("Write\n");
    FILE *fp;

    // write student
    Student *std_writer = (Student *) malloc(sizeof(Student));
    std_writer->id = 10;
    //std_writer->name = "Alice"; // But if i remove the below 4 lines and uncommented this line, everything works as expected.
    char *a = "Alice";
    std_writer->name = malloc(20);
    memset(std_writer->name, '\0', 20);
    strncpy(std_writer->name, a, 5);

    fp = fopen("Student.file", "wb");
    fwrite(std_writer, sizeof(Student), 1, fp);
    fwrite(std_writer, sizeof(Student), 1, fp);
    fwrite(std_writer, sizeof(Student), 1, fp);
    fclose(fp);

    free(std_writer);
}

void read()
{
    printf("Read\n");
    FILE *fp;

    // read student
    Student *std_reader = (Student *) malloc(sizeof(Student));
    fp = fopen("Student.file", "rb");
    while(fread(std_reader, sizeof(Student), 1, fp) == 1) {
        printf("ID %i  \tName : %s\n", std_reader->id, std_reader->name);
    }
    fclose(fp);

    free(std_reader);
}

請幫助我理解並解決此問題。

編輯

確定根據我所理解的以下答案，我按如下所示對struct Student進行了點綴。

typedef struct _student {
    int id;
    char name[20];
} Student;

這可行。

任何意見 ？

Answer 1

請注意，您並沒有寫上學生的姓名。 您僅將指針寫入該字符串。 當然，這不是您想要的。 當您讀取文件時，您正在讀取的指針不再有效。

要么將整個字符串放入結構（不是char指針，而是char數組）中，否則您應該將字符串分別寫入文件中。

Answer 2

不要叫你的函數read和write （這些名字是POSIX函數）。 並且不要期望能再次讀取由不同進程編寫的指針。 這是未定義的行為 。

因此，在您的write中（假設使用64位x86系統，例如Linux），您將寫12個字節（4即sizeof(int) + 8即sizeof(char*) ）； 后8個字節是某些malloc指針的數值。

在read您正在讀取這12個字節。 因此，您要將name字段設置為在完成write的過程中恰好有效的數字指針。 這通常不會起作用（例如，由於ASLR ）。

通常，對指針執行I / O是非常糟糕的。 它只對同一過程有意義。

您要執行的操作稱為序列化 。 出於軟件工程方面的原因，我建議使用文本格式進行序列化（例如JSON ，也許使用Jansson庫）。 文本格式不那么脆弱，並且更容易調試。

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假設您將以JSON格式編碼學生，例如

{ "id":123, "name":"John Doe" }

這是使用Jansson的可能的JSON編碼例程：

int encode_student (FILE*fil, const Student*stu) {
   json_t* js = json_pack ("{siss}", 
                           "id", stu->id, 
                           "name", stu->name);
   int fail = json_dumpf (js, fil, JSON_INDENT(1));
   if (!fail) putc('\n', fil);
   json_decref (js); // will free the JSON
   return fail;  
}

注意，您需要一個函數來釋放由malloc分配的Student區域，這里是：

void destroy_student(Student*st) {
   if (!st) return;
   free (st->name);
   free (st);
}

而且您可能還需要宏

#define DESTROY_CLEAR_STUDENT(st) do \
  { destroy_student(st); st = NULL; } while(0)

現在，這是使用Jansson的JSON解碼例程； 它在堆中提供了一個Student指針（稍后由調用者使用DESTROY_CLEAR_STUDENT銷毀）。

Student* decode_student(FILE* fil) { 
   json_error_t jerr;
   memset (&jerr, 0, sizeof(jerr));
   json_t *js = json_loadf(fil, JSON_DISABLE_EOF_CHECK, &err);
   if (!js) {
      fprintf(stderr, "failed to decode student: %s\n", err.text);
      return NULL;
   }
   char* namestr=NULL;
   int idnum=0;
   if (json_unpack(js, "{siss}",  
                       "id", &idnum,
                       "name", &namestr)) {
       fprintf(stderr, "failed to unpack student\n");
       return NULL;
   };
   Student* res = malloc (sizeof(Student));
   if (!res) { perror("malloc student"); return NULL; };
   char *name = strdup(namestr);
   if (!name) { perror("strdup name"); free (res); return NULL; };
   memset(res, 9, sizeof(Student));
   res->id = id;
   res->name = name;
   json_decref(js);
   return res;
}

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您還可以決定以某種二進制格式進行序列化（我不建議您這樣做）。 然后，您應該定義序列化格式並堅持使用。 很可能您必須對學生ID，其名稱的長度，其名稱進行編碼。

您還可以（在C99中）確定學生的name是一個靈活的數組成員 ，即聲明

typedef struct _student {
   int id;
   char name[]; // flexible member array, conventionally \0 terminated
} Student;

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您確實希望學生姓名的長度不同。 然后，您不能簡單地將不同長度的記錄放在簡單的FILE 。 您可以使用一些索引文件庫，例如GDBM （每個記錄可以在JSON中）。 您可能要使用Sqlite或像MariaDb或MongoDB這樣的真實數據庫。

Answer 3

在read() ，您永遠不會在Student結構中為name分配內存。 （在這方面，您的write()函數的行為要好得多。）

在printf語句中引用它時，將調用未定義的行為 。