Question

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

struct Person
{
    unsigned long age;
    char name[20];
};

struct Array
{
    struct Person someone;
    unsigned long used;
    unsigned long size;
};

int main()
{
    //pointer to array of structs
    struct Array** city;
    //creating heap for one struct Array
    struct Array* people=malloc(sizeof(struct Array));
    city=&people;

    //initalizing a person
    struct Person Rob;
    Rob.age=5;
    strcpy(Rob.name,"Robert");

    //putting the Rob into the array
    people[0].someone=Rob;

    //prints Robert
    printf("%s\n",people[0].someone.name);
    //another struct
    struct Person Dave;
    Dave.age=19;
    strcpy(Dave.name,"Dave");
    //creating more space on the heap for people. 
    people=realloc(people,sizeof(struct Array)*2);
    //How do I know that this data is safe in memory from being overwritten? 
    people[1].someone=Dave;
    //prints Dave
    printf("%s\n",people[1].someone.name);
    //accessing memory on the heap I do not owe?
    people[5].someone=Rob;
    //prints "Robert" why is this okay? Am I potentially overwriting memory?
    printf("%s\n",people[5].someone.name);

    return 0;
}

在上面的代码中，我尝试创建一个指向动态结构数组的指针，不确定我是否在该部分成功，但我主要担心的是我使用malloc在数组的堆上创建空间＆＃39; people 。＆＃39;稍后在代码中我创建另一个struct Person并使用realloc在堆上为人们创建更多空间。＆＃39;然后我写了一些记忆，除了我认为我为人们做了空间[5] .someone = Rob;。＆＃39;这仍然有效，因为我可以访问该内存位置的值。我的问题是为什么这有效？我是否可能通过写入我没有专门为人们定义的内存来覆盖内存？我实际上正确使用malloc和realloc吗？正如我所听到的那样，如果他们在另一篇文章中取得成功，就有可能进行测试。我是C的新手，所以如果我的假设或术语不合适，请纠正我。

Answer 1

我不是C的专家，甚至不是中级，大部分时间都是用C＃编程的，因此可能会出现一些错误。

现代操作系统有一种称为内存管理器的特殊机制。使用该机制，我们可以要求操作系统给我们一些内存。在Windows中，有一个特殊功能 - VirtualAlloc。它是一个非常强大的功能，您可以在MSDN上阅读更多相关信息。

它工作得很好并且给了我们所需的所有内存但是有一点问题 - 它给了我们整个物理页面（4KB）。好吧，实际上这不是一个大问题，你可以像使用malloc分配一样使用这个内存。没有错误。

但这是一个问题，因为如果我们使用VirtualAlloc分配一个10字节的块，它实际上会给我们4096字节的块，因为内存大小向上舍入到页面大小边界。所以VirtualAlloc分配了一个4KB的内存块，但实际上我们只使用了10个字节。剩下的4086已经过去了＃34;如果我们创建第二个10字节数组，VirtualAlloc将为我们提供另外4096字节的块，因此两个10字节数组实际上将占用8KB的RAM。

要解决此问题，每个C程序都使用malloc函数，它是C运行时库的一部分。它使用VirtualAlloc分配一些空间并返回指向它的部分的指针。例如，让我们回到之前的数组。如果我们使用malloc分配10字节数组，运行时库将调用VirtualAlloc来分配一些空间，malloc将返回指向它开头的指针。但是如果我们第二次分配10字节数组，malloc就不会使用VirtualAlloc。相反，它将使用已经分配的页面，我的意思是它的自由空间。在分配了第一个数组之后，我们的内存块中有4086个字节的未使用空间。所以malloc将明智地使用这个空间。在这种情况下（对于第二个数组），它将返回指向"address of chunk" + 10的指针（这是一个内存地址）。

现在我们可以分配大约400个＆＃34;十个字节的数组＆＃34;如果我们使用malloc，它们将只占用4096个字节。使用VirtualAlloc的朴素方式需要400 * 4096 bytes = 1600KB，与使用malloc的4096字节相比，这是一个相当大的数字。

另一个原因 - 性能，因为VirtualAlloc是一项非常昂贵的操作。但是，如果在分配的块中有可用空间，malloc将执行一些指针数学运算，但如果您没有任何空闲分配空间，它将调用VirtualAlloc。实际上它比我说的要复杂得多，但我认为这足以解释原因。

好的，让我们回答这个问题。您为Array数组分配内存。我们来计算它的大小：sizeof(Person) = sizeof(long) + sizeof(char[20]) = 4 + 20 = 24 bytes; sizeof(Array) = sizeof(Person) + 2 * sizeof(long) = 24 + 8 = 32 bytes。 2个元素的数组将采用32 * 2 = 64字节。所以，正如我之前所说，malloc将调用VirtualAlloc来分配一些内存，它将返回一个4096字节的页面。因此，例如，让我们假设块开头的地址为0.应用程序可以修改0到4096之间的任何字节，因为我们分配了页面，我们不会得到任何页面错误。什么是数组索引array[n]？它只是数组基数的总和和计算为array + n * sizeof(*array)的偏移量。如果是person[5]，则为0 + sizeof(Array) * 5 = 0 + 5 * 64 = 320 bytes。疑难杂症！我们仍然处于大块的边界，我的意思是我们访问现有的物理页面。如果我们试图访问未存在的虚拟页面，则会发生页面故障，但在我们的情况下，它存在于地址320（我们假设为0到4096）。访问未分配的空间是危险的，因为它可能导致许多未知的后果，但我们实际上可以做到！

这就是为什么你没有得到任何Access Violation at ****。但它实际上很多。因为如果您尝试访问零指针，您将收到页面错误，您的应用程序将崩溃，因此您将在调试器或其他东西的帮助下知道问题的原因。但是如果你超出缓冲区而你没有收到任何错误，你会在寻找问题的原因时发疯。因为找到这种错误真的很难。你甚至可以不了解它。因此，永远不要超过在HEAP中分配的缓冲器。实际上，微软的C Runtime有一个特殊的＆＃34;调试＆＃34;可以在运行时找到这些错误的malloc版本，但是你需要使用＆＃34; DEBUG＆＃34;编译应用程序。组态。还有一些特别的东西，比如Valgrind，但我对这些东西有一点经验。

好吧，我写了很多，抱歉我的英语，我还在学习它。希望它会对你有所帮助。

Answer 2

首先，永远不要忘记释放你的记忆。

// NEVER FORGET TO FREE YOUR MEMORY
free(people);

至于这部分

//accessing memory on the heap I do not owe?
people[5].someone=Rob;
//prints "Robert" why is this okay? Am I potentially overwriting memory?
printf("%s\n",people[5].someone.name);

你只是幸运（或者我认为不幸，因为你没有看到你正在做的逻辑错误）。

这是未定义的行为，因为你有两个单元格，但是你访问第6个单元格，你就会超出界限。

确保我写入我在C中拥有的内存

2 个答案: