前两天在朋友的QQ空间上看到一个函数，如下：

void foo()
{  
    int a[4];
    int i;
    for (i = 0; i <= 4; i++) {
        a[i] = 0;  
    } 
}

朋友说这个函数里会陷入死循环。我看了下，除了数组越界问题，其它没看出有什么问题。后来果断敲代码用GCC编译运行一下，发现并不像他说得那样。于是我找他讨论，他说没道理啊，在他那确实陷入死循环了。我想这应该是跟编译环境有关，可是，在什么情况下它会陷入死循环呢？我很疑惑，在听到朋友说到程序是用堆栈存放数据的，我突然想起APUE上面讲过的程序存储空间布局。于是，立马翻到那一章，看到这个表：

 
参数及环境变量
栈
 
堆
未初始化数据段
初始化数据段
正文

这个表每个区域的地址从底部到顶部递增。正文存放机器指令部分，初始化数据段存放程序中明确赋初值的全局变量，未初始化数据段（bss段）存放未明确赋值的全局变量，栈存放自动变量及每次函数调用时所需保存的信息，堆存放动态分配的数据。

看到这表，突然，脑海里顿时有点思路了。

　　在朋友的机器上，foo函数的变量i存放于栈底（请注意栈底的地址最高），而数组a则紧跟其后（准确来说是元素a[3]），如下：

i
a[3]
a[2]
a[1]
a[0]

而for循环中，i=4时程序尝试访问a[4]，此处地址刚好就是变量i的地址！于是乎，i的值就被赋予了0。经过i++后其值变成了1但仍满足 i<=4的条件，新的循环便又开始了。这就是为什么在朋友的机器上会发生死循环的原因。但是，很不幸，这种情况在我的机器上没有发生。刚开始我以为在我这里i位于数组a的上面，后来使用a[-1]尝试给i赋值，失败了;后来以来是编译器优化的原因，于是尝试用-O0选项关闭优化后再编译一次，还是失败了……现在暂时不知道原因。

　　不过，我在实验过程中又发现一些有趣的情况，我将变量i跟数组a放到函数外面时，我发现程序陷入死循环了，情况跟上面的类似。为了验证我的猜想，我特地修改下代码以便查看i的值：

int i;
int a[4];
void foo()
{  
    for (i = 0; i <= 4; i++) {
        printf("%d\n", i);
        if (i == 4)
            sleep(1);
        a[i] = 0;  
    } 
}

编译后运行结果：

 着实，i的值被修改了。

　　代码经这样修改后，数组a跟变量i存储在未初始化数据段中且i紧跟着a之后——此处还有一些不明白的地方，变量跟数组究竟是按什么标准进行存储的？明显不是按声明的顺序，因为数组a在变量i之后声明;那是不是跟声明顺序相反呢？为此我尝试在i跟a之间加入另外一个变量j，但是i的值还是被修改了，因此似乎也不是跟声明顺序相反。

　　如果在声明的时候给i赋值了呢，情况又会有什么不一样？如果你理解了上面的程序存储布局表，你就会知道，此时i存储在初始化数据段，而初始化数据段是位于未初始化数据段的前面的（即位于低地址处），于是a数组之后再也不是i了，i值也不会被意外修改。

　　那究竟有什么办法避免这种死循环呢？有个小技巧，可以在GCC编译的时候加入优化选项-O2。这样i会被放到CPU的寄存器中，每次程序都会从寄存器中而不是内存访问i的值。像a[4]=0这样间接对i进行修改的只能发生在内存上，循环就自然而然会结束了。不过，这样的修改其实还是很投机取巧的，也不值得推荐的。正统的做法当然是，避免你的数组越界访问。

　　经过这一番折腾后，有两个感悟：一是数组越界所会发生的行为有时真令人想不到;二是，APUE确实是个好东西～