Erwägen Sie, eine Implementierung für einen nicht so offensichtlichen Algorithmus in C zu schreiben. Zum Beispiel sei es eine rekursive Kurzsorte, die ich in K. N. Kings Buch "C Programming: A Modern Approach, 2nd Edition" gefunden habe, von dem es erhältlich istHier. Der interessanteste Teil besteht aus zwei Definitionen:

void quicksort(int a[], int low, int high)
{
    int middle;

    if (low >= high)
        return;

    middle = split(a, low, high);
    quicksort(a, low, middle - 1);
    quicksort(a, middle + 1, high);
}

int split(int a[], int low, int high)
{
    int part_element = a[low];

    for (;;) {
       while (low < high && part_element <= a[high])
           high--;
       if (low >= high)
           break;
       a[low++] = a[high];

       while (low < high && a[low] <= part_element)
           low++;
       if (low >= high)
           break;
       a[high--] = a[low];
    }

    a[high] = part_element;
    return high;
}

Beidewhile Loops können durch Entfernen optimiert werdenlow < high Tests:

for (;;) {
    while (part_element < a[high])
        high--;
    if (low >= high)
        break;
    a[low++] = a[high];
    a[high] = part_element;

    while (a[low] <= part_element)
        low++;
    if (low >= high)
        break;
    a[high--] = a[low];
    a[low] = part_element;
}

Was ist die empfohlene Methode, um sicherzustellen, dass jeder Zugriff oder Schreibzugriff auf das Array (zugewiesen amStapel) tatsächlich gültig ist (d. h. undefiniertes Verhalten nicht provoziert)? Was ich bereits versucht habe, ist:

manuell debuggen mitgdb auf einige tatsächliche DatenPass Source Code zu statischen Analyse-Tools wiesplit odercppcheckvalgrind mit--tool=exp-sgcheck Schalter

Beispiel: Array mit fünf Elementen{8, 1, 2, 3, 4}:

#define N 5

int main(void)
{
    int a[N] = {8, 1, 2, 3, 4}, i;

    quicksort(a, 0, N - 1);

    printf("After sort:");
    for (i = 0; i < N; i++)
        printf(" %d", a[i]);
    putchar('\n');

    return 0;
}

Das Ergebnis ist (mit Sicherheit abhängig von der Implementierung):

After sort: 1 1 2 4 8

1. GDB

(gdb) p low
$1 = 3
(gdb) p high
$2 = 4
(gdb) p a[low]
$3 = 1
(gdb) p part_element
$4 = 8
(gdb) s
47              low++;
(gdb) s
46          while (a[low] <= part_element)
(gdb) s
47              low++;
(gdb) s
46          while (a[low] <= part_element)
(gdb) p low
$5 = 5
(gdb) p high
$6 = 4
(gdb) bt full
#0  split (a=0x7fffffffe140, low=5, high=4) at qsort.c:46
        part_element = 8
#1  0x00000000004005df in quicksort (a=0x7fffffffe140, low=0, high=4) at qsort.c:30
        middle = <value optimized out>
#2  0x0000000000400656 in main () at qsort.c:14
        a = {4, 1, 2, 1, 8}
        i = <value optimized out>

Wie du siehstlow Variable ging außerhalb der Grenze:

(gdb) p low
$5 = 5

2. Statische Analysewerkzeuge

$ splint -retvalint -exportlocal qsort.c 
Splint 3.1.2 --- 07 Feb 2011

Finished checking --- no warnings

$ cppcheck qsort.c 
Checking qsort.c...

3. Valgrind mit--tool=exp-sgcheck

$ valgrind --tool=exp-sgcheck ./a.out 
==5480== exp-sgcheck, a stack and global array overrun detector
==5480== NOTE: This is an Experimental-Class Valgrind Tool
==5480== Copyright (C) 2003-2012, and GNU GPL'd, by OpenWorks Ltd et al.
==5480== Using Valgrind-3.8.1 and LibVEX; rerun with -h for copyright info
==5480== Command: ./a.out
==5480== 
==5480== Invalid read of size 4
==5480==    at 0x4005A0: split (qsort.c:46)
==5480==    by 0x4005DE: quicksort (qsort.c:30)
==5480==    by 0x400655: main (qsort.c:14)
==5480==  Address 0x7ff000114 expected vs actual:
==5480==  Expected: stack array "a" of size 20 in frame 2 back from here
==5480==  Actual:   unknown
==5480==  Actual:   is 0 after Expected
==5480== 
After sort: 1 1 2 4 8
==5480== 
==5480== ERROR SUMMARY: 1 errors from 1 contexts (suppressed: 0 from 0)

Der Standortat 0x4005A0: split (qsort.c:46) stimmt mit dem gleichen Ort überein, den ich von gefunden habegdb manuell.