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了解堆中的内存分配

heap-memory memory-management c

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Gaurav Ojha · 技术社区 · 6 年前

我试图理解如何使用malloc在堆上分配内存,遇到了以下观察结果,但无法理解其背后的原因。如果有人能解释就好了。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

void print_int_heap(unsigned int *ptr, int len)
{
    printf("PREV_SIZE: [%08x]  SIZE: [%08x]  MEM: [%08x] for INT malloc(%d)\n", *(ptr-2), *(ptr-1), ptr, len);
}
void print_char_heap(char *ptr, int len)
{
    printf("PREV_SIZE: [%08x]  SIZE: [%08x]  MEM: [%08x] for CHAR malloc(%d)\n", *(ptr-2), *(ptr-1), ptr, len);
}

int main() {

    unsigned int *ptr1 = malloc(20);
    print_int_heap(ptr1, 20);
    char *ptr2 = malloc(20)
    print_char_heap(ptr2, 20);
    return 0;
}

以上程序的输出是:

PREV_SIZE: [0x00000000] SIZE: [0x00000019] MEM: [0x0804b008] for INT malloc(20)
PREV_SIZE: [0x00000000] SIZE: [0x00000000] MEM: [0x0804b020] for INT malloc(20)

我可以理解int malloc的输出,但我不明白char malloc的chunk size值为什么是0?

3 回复 | 直到 6 年前

rici 6 年前

如果 ptr 是一个 int* , *(ptr - 1) 指 sizeof(int) 参考文献。这通常是一个32位的量,从4个字节开始 ptr公司 .

char* , *(ptr-1) sizeof(char) 就在什么之前 大小(字符) 始终为1;通常为值之前的单个字节中的8位量 ptr公司 .

顺便说一下,你可以写作 ptr[-1] . 但正如上面的分析所显示的,这并不是你想要的。你想投吗指向您认为在前面的对象的数据类型的指针 ptr公司 ,可能吧 uint32_t .

从技术上讲,这都是未定义的行为,但如果 malloc 实现是在分配之前存储数据,并且您知道该数据的类型,我认为可以读取它。(尽管盯着系统函数的内部数据看总是有点粗鲁。)

请注意,并非所有实现也做同样的事情。你很可能会在别的地方找到一个长度相同的,或者根本找不到。

Barmar 6 年前

char *ptr ptr-1 从中的地址减去1字节 ptr . 但与 unsigned int *ptr ptr-1型 减法 sizeof(int) 从中的地址 ptr公司 .

另外,当取消引用指针时,它只访问指针数据类型中的字节数。所以在 print_int_heap() , *(ptr-1) 返回一个 unsigned int ,在 print_char_heap() 它返回一个 char

你应该写一个 print_heap() 函数,并将参数强制转换为调用者中的相应类型。

Achal 6 年前

预订人 丹尼斯·M·里奇

而不是从编译的 固定大小 阵列, 马洛克 空闲块 . 每个块包含一个大小 指向下一个块的指针 ,和 空间本身 malloc()返回的块如下所示
    points to          
    next free
     block       
      |                
   ---------------------------------------
   |       |   size   |                  |
   ---------------------------------------
   |       |          |..address returned to the user
   (ptr-2) (ptr-1)    ptr -->     
                      LSB              MSB
在这里

void print_int_heap(unsigned int *ptr, int len) {
    printf("PREV_SIZE: [%08x]  SIZE: [%08x]  MEM: [%08x] for INT malloc(%d)\n", *(ptr-2), *(ptr-1), ptr, len);
}

*(ptr-2) 打印内部值 "next free block" *(ptr-1) 打印内部值 "size" 块,即分配了多少内存,& ptr 打印用户返回的地址。注意这里类型为 unsigned int* 所以 *(ptr-2) 意味着从 2*sizeof(int) 字节就在哪里之前

void print_char_heap(char *ptr, int len){
    printf("PREV_SIZE: [%08x]  SIZE: [%08x]  MEM: [%08x] for CHAR malloc(%d)\n", *(ptr-2), *(ptr-1), ptr, len);
}

访问时 *(ptr-1)

    next free
     block        (ptr-1)--> *(ptr-1) prints data from ? marked location.
      |            |  
   ---------------------------------------
   |       | size |? |                  |
   ---------------------------------------
   |       |         |..address returned to the user
                     ptr -->     
                     LSB              MSB

char* 意思是当你这么做的时候它将从 sizeof(char) 字节就在哪里之前点数。

也更好用 valgrind 动态分配内存时,只需运行

valgrind --leak-check=full -v ./your_exe

valgrind . 例如,它可能表现出

==3193== Invalid read of size 4
==3193==    at 0x8048459: print_int_heap
==3193== Invalid read of size 4
==3193==    at 0x8048461: print_int_heap