我正在尝试在二叉树中交换两个节点A
和B
,以便它们实际存储在内存中的位置发生更改,但树形拓扑未更改。我为与父节点交换节点添加了特殊处理,但似乎仍然无法正常工作。我将Valgrind与vgdb一起使用,以便可以捕获内存错误并获得一致的地址。如果我有一棵树
78
\
40
/ \
5c c5
然后我尝试交换
A=40
和B=5c
,链接变得混乱。具体来说,是40->right
。在其(watch -l
)上设置观察点,我发现40->right
已由5c->right
设置为NULL
(memcpy
),但同时也将其更改为A
后来通过if(a_l.left == b){
显然是不可能的。在组装时使用movq
而不是movb
之前,我曾有一个观察点报告这样的错误行,但是我很确定这次我的大小正确,因为我一开始没有没有通过任何交换实现,但是我修复了它,现在通过大约12个使它实现了。我会在每次操作后检查树,因此错误在这里。这是我可以管理的最简单的演示:#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
typedef struct avl_node avl_node;
struct avl_node{
avl_node *left, *right, *parent;
signed char balance;
char data[];
};
avl_node *avl_root(avl_node *n){
while(n && n->parent){
n = n->parent;
}
return n;
}
inline static int avl_check_links(avl_node *n){
if(!n)return 1;
if(n->left){
if(n->left->parent != n){
return 0;
}
if(!avl_check_links(n->left)){
return 0;
}
}
if(n->right){
if(n->right->parent != n){
return 0;
}
if(!avl_check_links(n->right)){
return 0;
}
}
return 1;
}
void avl_swap_nodes(avl_node *a, avl_node *b, size_t size){
avl_node a_l = *a, b_l = *b;
char tmp[sizeof(avl_node) + size];
memcpy(tmp, a, sizeof(avl_node) + size);
memcpy(a, b, sizeof(avl_node) + size);
memcpy(b, tmp, sizeof(avl_node) + size);
if(a_l.left){
a_l.left->parent = b;
}
if(a_l.right){
a_l.right->parent = b;
}
if(b_l.left){
b_l.left->parent = a;
}
if(b_l.right){
b_l.right->parent = a;
}
if(a_l.parent){
if(a_l.parent->left == a){
a_l.parent->left = b;
}else{
a_l.parent->right = b;
}
}
if(b_l.parent){
if(b_l.parent->left == b){
b_l.parent->left = a;
}else{
b_l.parent->right = a;
}
}
if(a_l.parent == b){
if(b_l.left == a){
b->left = a_l.left;
a->left = b;
}else{
b->right = a_l.right;
a->right = b;
}
a->parent = b_l.parent;
b->parent = a;
}else if(b_l.parent == a){//GDB stops here on a watch -l a->right
if(a_l.left == b){
a->left = b_l.left;
b->left = a;
}else{
a->right = b_l.right;
b->right = a;
}
b->parent = a_l.parent;
a->parent = b;
}
assert(avl_check_links(avl_root(a)));
assert(avl_check_links(avl_root(b)));
}
int main(void){
avl_node a, b, c, d;
a = (avl_node){.right=&b};
b = (avl_node){.left=&c, .right=&d, .parent=&a};
c = (avl_node){.parent=&b};
d = (avl_node){.parent=&b};
assert(avl_check_links(avl_root(&a)));
avl_swap_nodes(&b, &c, 0);
}
为什么GDB停在错误的行上?我认为这可能与我使用vgdb有关:当我单步执行时,它还会跳过一些行。另外,为什么
a->right
完全第二次更改?谢谢。您可以通过执行
gcc -g -o main main.c
,valgrind --vgdb=yes --vgdb-error=0 ./main&
,gdb main
,tar rem | vgdb
,b avl_swap_nodes
,c
,watch -l a->right
,然后使该文件在合理的最新版本的gcc,gdb和valgrind上运行。反复执行c
然后Ctrl-d
或kill
然后Ctrl-d
来巧妙地摆脱vgdb进程。 最佳答案
我发现了这一点,但这很不好玩,所以我要回答自己的问题。节点交换代码错误。这是一个有效的版本
#include <stddef.h>
void avl_swap_nodes(avl_node *a, avl_node *b, size_t size){
avl_node a_l = *a, b_l = *b;
char tmp[offsetof(avl_node, data) + size];
memcpy(tmp, a, offsetof(avl_node, data) + size);
memcpy(a, b, offsetof(avl_node, data) + size);
memcpy(b, tmp, offsetof(avl_node, data) + size);
if(a_l.parent == b){
if(b_l.left == a){
a->left = b;
}else{
a->right = b;
}
b->parent = a;
if(a->parent){
if(a->parent->left == b){
a->parent->left = a;
}else{
a->parent->right = a;
}
}
}else if(b_l.parent == a){
if(a_l.left == b){
b->left = a;
}else{
b->right = a;
}
a->parent = b;
if(b->parent){
if(b->parent->left == a){
b->parent->left = b;
}else{
b->parent->right = b;
}
}
}else{
if(a->parent){
if(b->parent == a->parent){
if(a->parent->left == b){
a->parent->left = a;
b->parent->right = b;
}else{
a->parent->right = a;
b->parent->left = b;
}
}else{
if(a->parent->left == b){
a->parent->left = a;
}else{
a->parent->right = a;
}
}
}
if(b->parent && b->parent != a->parent){
if(b->parent->left == a){
b->parent->left = b;
}else{
b->parent->right = b;
}
}
}
if(a->left){
a->left->parent = a;
}
if(a->right){
a->right->parent = a;
}
if(b->left){
b->left->parent = b;
}
if(b->right){
b->right->parent = b;
}
ASSERT_ALL(avl_root(a));
ASSERT_ALL(avl_root(b));
}
GDB在错误的行上报告监视点的原因是因为先前的内存写入溢出。例如,当您在汇编中使用
movq
而不是movb
时,或者在C语言中使用char a; ((int*)&a) = (int)0;
时,或者当您超出预期的memcpy
时,可能会发生这种情况。这最后一个是导致我的代码出现问题的原因。考虑结构struct A{int a; char b[];);
。由于结构填充,sizeof(struct A)
可能为8,但是offsetof(struct A, b)
可能为4。因此,如果我们通过将数据大小加到struct A
来计算sizeof(struct A)
的大小以及最后灵活数组中的数据, ,我们将计算出一个比其应多4个字节的值。解决方案是改用offsetof(struct A, b);
。GDB跳过行的原因是因为我使用的是
valgrind --vgdb=yes
而不是valgrind --vgdb=full
。