Question

在我最近回来的一个测试中，它有一个问题，“假设这个代码编译，它会做什么？”

代码：

int *ptr

ptr = (int *) malloc( 25 * sizeof(int)); //100 bytes

*ptr = 'x';
*(ptr + 1) = 'x';
.... //go through all the values from 1 to 99 as well
*(ptr +99) = 'x';

我编写了代码并运行它，当用printf(%d, *x)打印时，结果为120，即x的ascii值。我知道int必须被设置为x，并且当打印为asc时打印ascii值，但是当涉及到malloc的实际效果时，我感到难过，以及所有{ {1}}确实如此。

Answer 1

在C中，数组和指针非常相似，为简单起见，在这种情况下，将它们视为相同是很方便的。所以，您可以将malloc视为动态分配25个整数的数组（例如，动态地说int ptr[25]），或者您可以将其视为阻塞内存中的25个连续整数地址并将它们标记为有效。这样，ptr == &ptr[0]。解除引用运算符*意味着“更改存储在此地址的值”，它基本上“撤消”＆amp;运营商。所以，*ptr == *(&ptr[0]) == ptr[0]。此命令只是将ptr [0]设置为等于'x'，其ASCII值为120（并将打印为ASCII值，因为该数组的类型为'int'而不是'char'类型）。其余的任务也是这样做的。根据您的编译器和操作系统，ptr + 24以上的任何内容都可能会出现分段错误或无效写入，因为您只分配了25个整数，因此（ptr + 99）不应该是可写地址。如果您只分配了25个插槽，则无法编辑ptr[99]。

Answer 2

malloc()的实际效果，使语句*ptr = 'x';和子句访问实际上有效。

如果没有内存分配，尝试取消引用指针将调用undefined behavior。

那就是说，

在尝试取消引用返回的指针之前，必须检查malloc()是否成功。
指针算术尊重数据类型。所以，像(ptr + 1)这样的表达式指向下一个整数的内存位置，而不是内存的下一个字节。因此，表达式n > 24的RHS的任何(ptr + <n>)都将调用UB。
25 * sizeof(int) == 100 bytes的假设是非常具体的实现。如果sizeof(int)小于4个字节，您最终将在指针算术中访问超出范围的内存（即使您将指针别名为char*，也可以考虑）。

Answer 3

当涉及malloc的实际效果
时，我感到难过

malloc调用为您的数组分配空间。当您最初声明ptr时，它未初始化为指向有效的内存位置：

     +---+
ptr: |   | ----> ???
     +---+

此时尝试读取或写入ptr将导致未定义的行为;您的代码可能会彻底崩溃，或者可能以某种方式损坏存储，或者出现以便在没有任何问题的情况下运行。

malloc调用从堆（a.k.a。，动态内存池）中分配空间，并将该空间的第一个元素的地址分配给ptr：

     +---+
ptr: |   | ---+
     +---+    |
      ...     |
       +------+
       |
       V
     +---+
     |   | ptr[0]
     +---+
     |   | ptr[1]
     +---+
      ...

请注意，自{1989}标准以来，(int *)电话上的malloc投射是没有必要的，实际上被认为是不好的做法（根据C89，它可能掩盖了一个错误）。 IMO，写malloc电话的最佳方式是

T *p = malloc( N * sizeof *p );

其中T是任何类型，N是您要分配的T类型的元素数。由于表达式 *p的类型为T，因此sizeof *p等同于sizeof (T)。

以及所有*（ptr + i）实际上做了什么。

*(ptr + i)相当于ptr[i]，所以

*ptr = 'x';
*(ptr + 1) = 'x';

相当于写作

ptr[0] = 'x';
ptr[1] = 'x';

请注意

*(ptr +99) = 'x';

超出了您已分配的阵列的范围;你只留出足够的空间用于25个整数。同样，此操作（以及*(ptr + i) = 'x';大于24的任何操作i）将导致未定义的行为，并且您的代码可能会崩溃，损坏数据或其他方式。

指针算法将指向的类型考虑在内; ptr + 1生成下一个整数对象的地址，位于ptr之后的地址。因此，如果ptr为0x8000且sizeof (int)为4，则ptr + 1会产生0x8004，不会 0x8001。

Answer 4

Oups，C指针算术基于定义 *(ptr + i) ptr[i]。

这意味着当你为25个整数分配空间时，超过第24个元素的所有访问都将调用未定义的行为 - 你实际上试图访问一个你不知道它代表什么的内存。

但是，如果使用指向char（或unsigned char）的指针，则允许访问字节级别的任何对象。所以假设你的编译器sizeof（int）是4，这很好：

int *iptr;
char *cptr;
iptr = malloc( 25 * sizeof(int)); //100 bytes since we know that sizeof(int) is 4
cptr = (char *) iptr; // cast of pointer to any to pointer to char is valid
for(int i=0; i<25*sizeof(int); i++) cptr[i] = 'x'; // store chars 'x'
for(int i=0; i<25; i++) {
    printf(" %x", (unsigned int) iptr[i]);  // print the resulting ints in hexa
}
printf("\n");

假设您使用字符的ASCII表示（非常常见），您应该得到25个值，所有等于0x78787878，因为0x78是＆＃39; x＆＃39;的ASCII码。但是这部分是未指定的标准，只是实现定义。

为int *动态分配100个字节，然后尝试使用指针算法为其设置值有什么影响？

4 个答案: