我的malloc函數分配的次數超出了我的預期

Question

這是我正在嘗試運行的代碼。 malloc函數分配800個字節。

void DynamicMemoryAllocationUsingMalloc()
{
    int* p,i;
    if((p = (int*) malloc(800)) == NULL)
    {
        printf("\n Out of Memory \n");
        exit(0);
    }

    for(i =0;i < 800;i++)
    {
        printf(" 0x%x", (p + i));
        printf(" %d\n", *(p + i));

    }
}

但是在我打印地址的for循環中，我能夠安全地跳過800個內存位置（使用整數指針p ），每個4字節長（整數的大小），相當於3200字節。 這是怎么可能的，或者我很幸運沒有得到訪問沖突錯誤，即使我實際上進入了我尚未分配給我的程序的內存區域？ 我看到垃圾寫在所有內存位置的原因顯而易見，因為我沒有將這些內存位置設置為任何內容。

注意 ：它是在Windows 7上運行的C程序。

Answer 1

這是怎么可能的，或者我很幸運沒有得到訪問沖突錯誤，即使我實際上進入了我尚未分配給我的程序的內存區域？

代碼到達printf(" %d\\n", *(p + 200)); 是試圖讀取外部分配的內存。 這是未定義的行為 UB。

UB是UB。 它可能每天都會發生，或者在下次運行時更改。

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你不幸運。 幸運的是你的代碼會在那里停止。

即使讀取未初始化的int數據也是UB。 因此，只要printf(" %d\\n", *(p + 0));代碼就有UB（或者可能是實現定義printf(" %d\\n", *(p + 0)); 。 IAC，代碼可以在那里停止。

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我的malloc函數分配的次數超過了我的意圖嗎？

這是棘手的一點。 調用UB的代碼會產生可疑的結果。 沒有UB的代碼沒有標准的方法來測試問題。 確定這一點的唯一非UB方式是庫是否提供了具有答案的函數。

printf("True size %lu\n", (unsigned long) True_size(p));

注意：OP斷言int是4個字節。

Answer 2

它的工作原因可能是因為您沒有超出當前為該進程分配的內存范圍。 現代系統通常將內存分配給4千字節的進程。 您的第一次分配可能在頁面的開頭，而您正在窺探的內存可能位於該第一頁的未分配的剩余部分中。

操作系統無法檢測到無效的內存訪問，除非它們超出為您的進程分配的內存范圍。 就操作系統而言，它為您的流程提供了頁面和流程正在使用它。 它不關心你的進程使用的malloc例程是否說你的程序“擁有”那個內存。

在獲得訪問沖突之前，查看您可以閱讀的內容可能是一個有趣的實驗。 在嘗試閱讀之前，只需循環並打印每個地址。

Answer 3

但是在我打印地址的for循環中，我能夠安全地跳過800個內存位置（使用整數指針p），每個4字節長（整數的大小），相當於3200字節。

我猜“安全”你的意思是程序不會崩潰。 當應用於航空旅行時，這是一個正確的定義，但不適合計算機程序。

這是怎么可能的，或者我很幸運沒有得到訪問沖突錯誤，即使我實際上進入了我尚未分配給我的程序的內存區域？

通過訪問未分配的內存，您的程序會顯示未定義的行為。 認識到這個問題，你會受到贊揚。 但是，引用@KerrekSB，“未定義的行為是未定義的”。 一般來說，您不能假設未定義行為的任​​何特定表現。

例如，如果您的程序碰巧崩潰，並且存在訪問沖突，那么您可以確定它已經展示了未定義的行為，因為C沒有定義任何產生該行為的方法。 但僅僅因為它似乎做了你所期望的並不意味着它的行為是定義的。 如果沒有定義，那么一般來說，你也不能確信它是否一致。

所以基本上，是的，你很幸運。 或者也許不走運。 我自己，我寧願讓程序崩潰，以便我收到警報。

Answer 4

這是一個未定義行為的例子。 從邏輯上講，這個程序應該打破。 但它並不是因為過程映像有一些額外的空間，你可以在沒有操作系統發送段錯誤的情況下溢出。 我的意思是，不是去800，而是上升到1000,10000，等等。 最終，您將在任意數量的迭代中獲得段錯誤。

你可以這么高的原因是因為你的程序在ram中有很多開銷，這個開銷被允許溢出。

Answer 5

C標准答案 ：訪問超出已分配內存的內存會導致未定義的行為。

現實世界的答案 ：您的程序使用malloc（）分配內存，malloc（）從操作系統（在本例中為Windows）中提供內存。 但是，每次malloc（）調用都不會導致對操作系統的調用。 實際上，Malloc通常會分配比現在需要的內存更多的內存，然后將中斷至少是您請求的大小的塊。 這是出於性能原因而完成的，因為每次調用操作系統都會產生一些開銷。 此外，還有一個最小“頁面大小”，它是可以從操作系統分配的最小內存單元。 4096字節是典型的頁面大小。

因此，在您的情況下，您正在訪問malloc已從系統配置但尚未分配使用的內存。 您應該避免這種情況，因為下一次調用malloc可能會導致內存被分配用於其他目的。