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为何出现“非法操作
为何出现“非法操作”
徐淼华
中国科学技术大学少年班9700（230026）
在使用电脑的过程中，尤其是编程的时候，经常会遇到Windows弹出如图所示的对话框，提示软件进行了非法操作：
图：点击了“详细资料”后的对话框
此时如果点击“详细资料”，对话框扩大窗口，给出了寄存器的值，但是一般人看不明白；而如果点击“调试”，它将调用Visual C++或Delphi之类的安装在系统中的编译器，并在编译器中显示程序的汇编码，更是让人头大一圈；若点击“关闭”，则会将内存中的相关数据都丢弃（很多时候这些数据是有用的），非常可惜。
引起Windows弹出此对话框的原因是内存出错。内存质量不好，不稳定，某些数据无端的改变，当然被认为是“非法操作”。这里讨论的是软件特别是自己编写的小程序是如何引起错误的。Windows 9X中，不必关心内存模式、地址转换、64K的代码段和数据段，因为地址和内存都放在线形的
32位内存空间中。每个应用程序都可“看见”4GB的线形地址空间，其中最开始的4MB由操作系统保留，剩下的不足2GB的空间属于应用程序私有空间。要强调的是，在4MB 到2GB之间的非保留空间是完全私有的。每个进程都可有自己私有的地址空间，而且与其他进程的地址空间是完全无关的。利用处理器的页映射能力，操作系统可为每个进程提供独立的从逻辑地址到物理内存（RAM或分页文件）的映射，使一个进程的地址空间对另一个进程完全不可见。编程时，若一个进程（程序）访问了它的地址空间外的地址，Windows 9X就会弹出上述对话框。具体有以下几个原因：
1．数组下标越界
观察以下程序：
#include<stdio.h>
void main()
{
int a[5];
a[5]=0;
}
大家知道，C语言不检查数组下标越界，该程序编译可通过。执行时引发上述错误，这是因为语句int a[5]只定义了a[0]至a[4]，a[5]访问的地址不属于程序的地址空间。要特别注意数组下标，除了上述原因外，它的错误还往往伴随着逻辑错误（符合语法但得不到正确的结果）。
2．未初始化的指针
观察以下程序：
void main()
{
int *a;
*a=0;
}
语句int *a
定义了一个指针，a中存放的只是一个地址，它是一个随机数，极可能指向其它进程的地址空间。对该地址进行读写操作，也极可能引发上述错误。修改的办法是再定义一个整型变量，并将它的地址赋给指针变量a。纯DOS操作系统允许程序对它本身以外的地址进行操作。我在DOS下编程时，曾因忘了初始化指针，而将整个编译器搞得面目全非。
3．栈溢出
这是最不易察觉的一点。我是在编写一个图象处理软件时遇到的，当时真是百思不得其解：
#include<stdio.h>
void func()
{
int a[300000];
printf("Now Call Functions");
}
void main()
{
func();
}
程序运行时，系统在栈中为局部变量开辟空间。局部变量有很多好处，但是必须保证栈的空间足够。该程序定义了长为300000的整数数组局部变量，它超出了栈的大小。通过修改数组的长度，看是否会出现“非法操作”，得知我所用的系统（Windows NT4）在缺省条件下，栈的大小在200000至300000之间。另外，使用递归不当，也会引起栈的溢出。解决的办法一般并非将局部变量该为全局变量（尽管实际用到的内存再大，Windows也能支持，但从效率来说一般不这样做），而是使用动态分配内存技术，从“堆”中分配内存。将语句int a[300000] 改为 int a=new int[300000]，然后仍然a看成长为300000的数组使用。
最后提醒大家，编写程序后，编译运行前存盘，做到“有备无患”。
中国科学技术大学（230026）
徐淼华 vince_xu@263.net
2000,3,16
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