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為何出現“非法操作
為何出現“非法操作”
徐淼華
中國科學技術大學少年班9700（230026）
在使用電腦的過程中，尤其是編程的時候，經常會遇到Windows彈出如圖所示的對話框，提示軟件進行了非法操作：
圖：點擊了“詳細資料”后的對話框
此時如果點擊“詳細資料”，對話框擴大窗口，給出了寄存器的值，但是一般人看不明白；而如果點擊“調試”，它將調用Visual C++或Delphi之類的安裝在系統中的編譯器，并在編譯器中顯示程序的匯編碼，更是讓人頭大一圈；若點擊“關閉”，則會將內存中的相關數據都丟棄（很多時候這些數據是有用的），非常可惜。
引起Windows彈出此對話框的原因是內存出錯。內存質量不好，不穩定，某些數據無端的改變，當然被認為是“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誤的。Windows 9X中，不必關心內存模式、地址轉換、64K的代碼段和數據段，因為地址和內存都放在線形的
32位內存空間中。每個應用程序都可“看見”4GB的線形地址空間，其中最開始的4MB由操作系統保留，剩下的不足2GB的空間屬于應用程序私有空間。要強調的是，在4MB 到2GB之間的非保留空間是完全私有的。每個進程都可有自己私有的地址空間，而且與其他進程的地址空間是完全無關的。利用處理器的頁映射能力，操作系統可為每個進程提供獨立的從邏輯地址到物理內存（RAM或分頁文件）的映射，使一個進程的地址空間對另一個進程完全不可見。編程時，若一個進程（程序）訪問了它的地址空間外的地址，Windows 9X就會彈出上述對話框。具體有以下幾個原因：
1．數組下標越界
觀察以下程序：
#include<stdio.h>
void main()
{
int a[5];
a[5]=0;
}
大家知道，C語言不檢查數組下標越界，該程序編譯可通過。執行時引發上述錯誤，這是因為語句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。要特別注意數組下標，除了上述原因外，它的錯誤還往往伴隨著邏輯錯誤（符合語法但得不到正確的結果）。
2．未初始化的指針
觀察以下程序：
void main()
{
int *a;
*a=0;
}
語句int *a
定義了一個指針，a中存放的只是一個地址，它是一個隨機數，極可能指向其它進程的地址空間。對該地址進行讀寫操作，也極可能引發上述錯誤。修改的辦法是再定義一個整型變量，并將它的地址賦給指針變量a。純DOS操作系統允許程序對它本身以外的地址進行操作。我在DOS下編程時，曾因忘了初始化指針，而將整個編譯器搞得面目全非。
3．棧溢出
這是最不易察覺的一點。我是在編寫一個圖象處理軟件時遇到的，當時真是百思不得其解：
#include<stdio.h>
void func()
{
int a[300000];
printf("Now Call Functions");
}
void main()
{
func();
}
程序運行時，系統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。該程序定義了長為300000的整數數組局部變量，它超出了棧的大小。通過修改數組的長度，看是否會出現“非法操作”，得知我所用的系統（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，也會引起棧的溢出。解決的辦法一般并非將局部變量該為全局變量（盡管實際用到的內存再大，Windows也能支持，但從效率來說一般不這樣做），而是使用動態分配內存技術，從“堆”中分配內存。將語句int a[300000] 改為 int a=new int[300000]，然后仍然a看成長為300000的數組使用。
最后提醒大家，編寫程序后，編譯運行前存盤，做到“有備無患”。
中國科學技術大學（230026）
徐淼華 vince_xu@263.net
2000,3,16
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