LeetCode报错：AddressSanitizer:DEADLYSIGNAL详细分析与解决

作者：来知晓
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更多总结见：C刷题：LeetCode刷题踩坑常见BUG总结

问题描述

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报错：AddressSanitizer:DEADLYSIGNAL，详细如下

===42====ERROR:AddressSanitizer: SEGV on unknown address xx. 
The signal is caused by a READ memory access.

问题分析

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一般主要有如下几点问题：

• (高频)越界，数组引用超越了左右边界
• 无限递归，代码无法正常结束返回
• (高频)函数入参及出参返回处理错误

特别注意点：

对函数参数的处理问题中，LeetCode题目中涉及二维数组的输出时，若入参有 int* returnSize和 int** returnColumnSizes，需要正确理解函数参数并返回相应值，否则会报错AddressSanitizer。

两个参数用法，总结说明如下：

• int* returnSize，用 *returnSize = row，存储返回二维数组的行数

• int** returnColumnSizes，用 *returnColumnSizes = (int*)malloc(row * sizeof(int))，动态申请row个数值的一维数组，用returnColumnSizes[0][i]给共row行数据赋值对应的列数

下面根据以上思路对实例代码进行具体分析，解决bug。

实例分析

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问题来自LeetCode题目46全排列问题，详见解题分析博客。贴上第一版报以上错误的问题代码：

报错源码

第一层主调代码：

/**
 * Return an array of arrays of size *returnSize.
 * The sizes of the arrays are returned as *returnColumnSizes array.
 * Note: Both returned array and *columnSizes array must be malloced, assume caller calls free().
 */
int g_trackNum; // 用于递归调用时临时入栈用
int g_rowPos;

// 子函数声明
int isContanin(int *nums, int len, int val)；
void backtrack(int *nums, int numsSize, int **returnColumnSizes, int *track);

// 主调函数
int** permute(int* nums, int numsSize, int* returnSize, int** returnColumnSizes)
{
    // 计算所有可能的总数
    int row = 1, i;
    for (i = numsSize; i > 0; i--) {
        row *= i;
    }
    *returnSize = row;

    printf("row = %d\n", row);

    // 申请对应大小的二维数组并分配空间
    returnColumnSizes = (int **)malloc((row + 10) * sizeof(int*));
    if (returnColumnSizes == NULL) {
        return NULL;
    }
    int *p;
    for (i = 0; i < row; i++) {
        p = (int*)malloc((numsSize + 10) * sizeof(int));
        if (p == NULL) {
            return NULL;
        }
        returnColumnSizes[i] = p;
    }
    p = (int*)malloc(numsSize * sizeof(int));
    if (p == NULL) {
        return NULL;
    }
    int *track = p;

    // 回溯穷举所有可能排列
    g_trackNum = 0;
    g_rowPos = 0;
    backtrack(nums, numsSize, returnColumnSizes, track); // 从0行开始放结果

    // 返回returnSize和二维指针
    return returnColumnSizes;
}

回溯实现递归代码：

void backtrack(int *nums, int numsSize, int **returnColumnSizes, int *track)
{
    // 到达叶节点track加入returnColumSizes，记录的路径已经等于数组长度停止
    int i;
    if (g_trackNum == numsSize) {
        // printf("back: g_rowPos = %d\n", g_rowPos);
        for (i = 0; i < numsSize; i++) {
            // printf("back: g_rowPos = %d\n", g_rowPos);
            returnColumnSizes[g_rowPos][i] = track[i];
        }
        g_rowPos++;
        return;
    }

    // 递归遍历
    for (i = 0; i < numsSize; i++) {
        // 确认当前值是否在track里
        if (isContanin(track, g_trackNum, nums[i])) {
            continue;
        }

        // 不在的话，加入track
        // printf("back: g_trackNum = %d\n", g_trackNum);
        track[g_trackNum++] = nums[i];
        
        // 继续向后遍历
        backtrack(nums, numsSize, returnColumnSizes, track);
        // 节点返回后，取出track中的值
        g_trackNum--;
    }

    return;
}

子功能函数，判断当前值是否已被遍历：

int isContanin(int *nums, int len, int val)
{
    int flag = 0;
    int i;
    for (i = 0; i < len; i++) {
        if (nums[i] == val) {
            flag = 1;
            break;
        }
    }
    return flag;
}

源码分析

排查可能问题一：越界，数组引用超越了左右边界

主要有两个思路：
1、先分配足够大的空间试试，看看是不是空间问题
2、在可能越界的地方提前打印下标值，看是否溢出。因为地址消毒是在运行时中断，可以用printf打印中止前的情况。

方法1：

• 在每处可能越界引用处，提前打印下标，记录程序崩溃前打印的下标系数
• 打印代码示例如下：
• printf("row = %d\n", row);
• printf("back: g_rowPos = %d\n", g_rowPos);
• printf("back: g_trackNum = %d\n", g_trackNum);

方法2：

• 在数组分配空间初始化时，强行分配足够大的空间，确保空间足够
• 如果加大空间后，没有报错，则说明肯定是数组引用越界问题

运行代码后，发现下标打印是正常的，没有发现问题，于是继续排查可能问题二。

排查可能问题二：无限递归，代码无法正常结束返回

• 直接在递归函数backtrack的终止条件里打印输出记录
• 观察是否按预期的递归方式进行递归
• 如果没有任何打印记录，则说明函数没有终止，一直在无限递归

运行代码后，发现无该问题。

排查可能问题三：函数入参及出参返回处理错误
仔细阅读代码首行输入输出说明以及对比网上C代码实现后，发现输出参数理解有误。

• 变量二级指针returnColumnSizes保存的是每行输出的列数，虽然题目中的是固定列数，但需要赋值成相应的列数。而我最开始理解成了这个是二维数组的返回指针。
• 二维数组的返回指针是通过函数返回参数来传递的，直接return分配的二维数组首地址即可。

将以上问题修改后，代码输出正常，无报错。

解决后的Ok代码

// 判断元素是否已被遍历
int isContain(int *nums, int len, int val)
{
    int flag = 0;
    int i;
    for (i = 0; i < len; i++) {
        if (nums[i] == val) {
            flag = 1;
            break;
        }
    }
    return flag;
}

// 注意该全局变量最好是只声明定义，初始化放在backtrack前
// 以免LeetCode判题机没有重新初始化导致误判
int g_trackNum; // 用于递归调用时临时入栈用
int g_rowPos; // 记录每行

void backtrack(int *nums, int numsSize, int **returnColumnSizes, int *track)
{
    // 到达叶节点track加入returnColumSizes，记录的路径已经等于数组长度停止
    int i;
    if (g_trackNum == numsSize) {
        for (i = 0; i < numsSize; i++) {
            returnColumnSizes[g_rowPos][i] = track[i];
        }
        g_rowPos++;
        return;
    }

    // 递归遍历
    for (i = 0; i < numsSize; i++) {
        // 确认当前值是否在track里
        if (isContain(track, g_trackNum, nums[i])) {
            continue;
        }

        // 不在的话，加入track
        track[g_trackNum++] = nums[i];
        // 继续向后遍历
        backtrack(nums, numsSize, returnColumnSizes, track);
        // 节点返回后，取出track中的值
        g_trackNum--;
    }

    return;
}

int** permute(int* nums, int numsSize, int* returnSize, int** returnColumnSizes)
{
    // 计算所有可能的总数n!
    int row = 1, i;
    for (i = numsSize; i > 0; i--) {
        row *= i;
    }
    *returnSize = row;

    // 计算返回数组中每行的列数
    *returnColumnSizes = (int *)malloc(sizeof(int) * (*returnSize));
    if (returnColumnSizes == NULL) {
        return NULL;
    }
    for (int i = 0; i < row; i++) {
        returnColumnSizes[0][i] = numsSize;
    }

    // 申请对应大小的二维数组并分配空间
    int **res = (int **)malloc((row + 10) * sizeof(int*));
    if (res == NULL) {
        return NULL;
    }
    int *p;
    for (i = 0; i < row; i++) {
        p = (int*)malloc((numsSize + 10) * sizeof(int));
        if (p == NULL) {
            return NULL;
        }
        res[i] = p;
    }
    p = (int*)malloc(numsSize * sizeof(int));
    if (p == NULL) {
        return NULL;
    }
    int *track = p;

    // 回溯穷举所有可能排列
    g_trackNum = 0;
    g_rowPos = 0;
    backtrack(nums, numsSize, res, track); // 从0行开始放结果

    return res;
}