Question

假设我有一段非常简单的代码（在此代码中n = 128，但假设数组大小可以是任何代码）：

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

int main() {
  int *p = (int *)malloc(sizeof(int) * 128);
  for (int i = 0; i < 128; i++) {
    printf("%d\n", p[i]);
    printf("%d\n", p[i]);
  }
  return 0;
}

我理解（所以请不要在评论中提及这一点）p指向的内存块未初始化，因此该程序的输出可以是任何内容。

我的问题如下：对于每个n，p[i]对所有0 <= i < n一致的结果是什么？更具体地说，对于p[i]的每次读取（在二进制文件的SAME调用中），对于等效的i，结果是否相同？

换句话说，上述循环的给定迭代中的两个printf语句是否会打印相同的值？

Answer 1

如果你这样做：

  int *p = (int *)malloc(sizeof(int) * 128);
  for (int i = 0; i < 128; i++) {
    printf("%d\n", p[i]);
    printf("%d\n", p[i]);
  }

您调用undefined behaivor因为您读取了一个不确定的值。一旦您调用未定义的行为，所有投注都将关闭。该程序可能崩溃，它可能表现出奇怪的行为，或者它似乎可以正常工作。

因此，C标准不保证对printf的两次调用都会在上面的代码中打印相同的值，即使很多实现可能会这样。

至于为什么这是未定义的行为有点棘手。 malloc返回的字节（以及未初始化的本地人）具有不确定值。这意味着它可以是未指定的值，这意味着任何值，或陷阱表示。读取陷阱表示是导致未定义行为的原因。

陷阱表示表示不表示给定数据类型的有效值的位模式。如果读取陷阱表示，某些CPU将触发故障。

但字符类型有例外，即char，signed char和unsigned char。这些类型不能具有陷阱表示。

关于类型的C standard第6.2.5节：

15 这三种类型char，signed char和unsigned char统称为字符类型。实施应将char定义为具有相同的范围，表示和行为 signed char或unsigned char。

关于类型表示的第6.2.6节：

某些对象表示不需要表示的值对象类型。 如果对象的存储值具有这样的值表示，并由没有的左值表达式读取字符类型，行为未定义。如果是这样的表示由副作用产生，修改对象的全部或任何部分通过一个没有字符类型的左值表达式，行为未定义.50）这种表示称为陷阱表示。

因此，如果您使用以下其中一种类型：

  unsigned char *p = malloc(128);
  for (int i = 0; i < 128; i++) {
    printf("%u\n", p[i]);
    printf("%u\n", p[i]);
  }

这将不是未定义的行为。这些值只是未指定而不是 indeterminate ，并且对printf的两次调用都保证打印相同的值。

Answer 2

不，不会。它们的价值将是不确定的。因此每次运行可能会有所不同。在代码中使用它们将调用未定义的行为。如果它包含一些垃圾值 - 如果你想在它们之间获得一致性，这是错误的期望。不，他们不会。

您可以使用calloc分配使用0初始化的内存。但malloc返回未初始化的内存地址。 它拥有的价值是不确定的。

来自标准：§7.22.3.4

malloc函数为大小由大小指定的对象和值的 分配空间。

编辑：

OP要求在二进制文件的特定调用中该值始终相同？（两段都澄清了这一点）

~~假设未初始化的内存中存在100，并且在某些操作后仍然没有为其分配任何内容 - 那么值将是相同的。~~它＆＃39; s阅读它的未定义行为。（我们不应该认为该计划的范围是正确的 - 在计划中我们会知道它的价值 - 阅读它 - 以及它的UB来阅读它。）

但没有用 - 即使这样。你不能使用它。使用它是未定义的行为。

现在你怎么知道他们是一样的？你会考虑打印它。但是如果你打印它 - 那么它将是一个未定义的行为。 读取未初始化的值是UB。（你的方式。）正确的放置方式是 - 当它是UB时行为不一致。（chux指出这一点）。

Answer 3

我的问题如下：对于每个n，是对于所有0＆lt; = i＆lt; 1的p [i]的结果。一致吗？更具体地说，对于p [i]的每次读取（在二进制的SAME调用中），对于等价的i，结果是否相同？

在某些系统上，它将是相同的。在其他人，它不会。

Answer 4

换句话说，上述循环的给定迭代中的两个printf语句都会打印相同的值吗？

无法保证。

尝试读取不确定的值会调用未定义的行为 - 允许任何结果（包括段错误）。

在基于x86的系统上，您很可能看到两次打印的相同值（假设它不会在第一个上发生段错误）。但是，这不是您应该期望或依赖的行为 - 这是一个编码错误，完全停止。

Answer 5

您看到的值只是初始化数组的解释二进制值。它可能是在同一个地方写的旧数据的幽灵。

Answer 6

通过malloc()分配的对象具有“已分配”存储持续时间和（最初）不确定值（C2011, 7.22.3.4/2）。与此处的一些声明相反，读取不确定的值并不一定会产生不确定的行为。而且，一个不确定的值并不意味着它可以在程序运行时任意改变。它只是意味着值是

未指定的值或陷阱表示

（C2011 3.19.2/1）

问题在于陷阱表示的可能性。具体做法是：

某些对象表示不需要表示的值对象类型。如果对象的存储值具有这样的值表示，并由没有的左值表达式读取字符类型，行为未定义。如果这样的表示是由副作用产生，修改对象的全部或任何部分通过一个没有字符类型的左值表达式，行为未定义。这种表示称为陷阱表示。

（C2011, 6.2.6.1/5）

您的代码通过左值表达式p[i]读取不确定的值。如果这些值中的任何一个恰好是陷阱表示，那么您的程序的行为是未定义的。否则，标准中没有任何理由证明（未指定的）值不被正确读取和重复。

现在就是这样的事情：从抽象的意义上说，你的程序有可能表现出未定义的行为。如果它确实表现出未定义的行为，那么所有的投注都会关闭，特别是，您分配的对象中的int值可能会在没有警告的情况下发生变化，或者似乎也会这样做。因此，C确实无法保证您的程序将打印成对的相同数字。

另一方面，很少有C实现提供int类型，可以提供任何陷阱表示，而您的类型不可能是一个。如果您的实现不提供类型int的任何陷阱表示，那么分配对象的值的不确定性不会导致程序中的p[i]表达式在该实现上运行时产生未定义的行为。在具有该共同特征的符合实现的情况下，您的程序将打印成对的重复值。

是否会多次读取未初始化的值总是给出相同的值？

6 个答案:

编辑：