关于为要与 fread 一起使用的 char* 分配内存的 C 问题答案

【问题标题】：C question about allocating memory for a char* to be used with fread关于为要与 fread 一起使用的 char* 分配内存的 C 问题
【发布时间】：2020-07-15 03:09:44
【问题描述】：

所以我有这个代码

FILE* file = fopen("file.txt", "r");
if(file == NULL)
{
    printf("Failed to open file.\n");
    return NULL;
}

fseek(file, 0L, SEEK_END);
long bufferSize = ftell(file);
fseek(file, 0L, SEEK_SET);

char* buffer = (char*) malloc(bufferSize);
if(buffer == NULL)
{
    printf("Failed to allocate memory for buffer.\n");
    return NULL;
}

fread(buffer, sizeof(char), bufferSize, file);
fclose(file);

当使用 printf("%s", buffer) 打印到控制台时，这似乎工作得非常好，但我想知道这是否应该导致缓冲区溢出或者它是否错误，因为最后似乎没有空终止符. 让我们假设 file.txt 中正好有 4 个字符。当 bufferSize 被计算出来时，它的值为 4终止符。我到处都看到人们阅读整个文本文件的例子，他们使用这样的代码，但这不应该是用文件中的字符创建一个 char* 而没有结束空终止符吗？我应该使用 malloc(bufferSize + 1) 分配这个缓冲区并添加一个空终止符吗？

【问题讨论】：

正如您所想的那样，仅使用printf 并不是一个好主意，因为您根本不知道\0 是否被读取。所以我会分配bufferSize+1字节并手动设置buffer[bufferSize] = 0，然后你就可以放心使用printf了。
OT: about: printf("Failed to open file.\n"); 错误信息应该输出到stderr，而不是stdout。当错误指示来自 C 库函数时，还应输出系统认为发生错误的文本原因。建议：perror( "Failed to open file." );

标签： c

【解决方案1】：

当使用 printf("%s", buffer) 打印到控制台时，这似乎工作得很好

看似完美无缺是undefined behavior的完美体现。

我应该使用 malloc(bufferSize + 1) 分配这个缓冲区并添加一个空终止符吗？

如果您希望将%s printf 格式说明符与指向可打印字符的连续字节的指针一起使用，则这些字节需要以零字节终止。或者另一种方式，%sprintf 格式说明符需要一个以零结尾的字节序列。否则，会发生未定义的行为。

所以：

您的输入文件包含一个零字节，因此%s 停止在那里输出。
您需要自己提供一个零终止字节，以确保%s 知道在哪里停止。
或者您可以自己迭代字节for (...) { printf("%c", buffer[i]); } 或（假设bufferSize 低于INT_MAX，所以可能是这样）只需通过指定格式说明符的精度来告诉printf 何时停止，例如： printf("%.*s", (int)bufferSize, buffer);

否则会发生未定义的行为。

【讨论】：

为那个空终止符分配 1 个额外字节但使用 calloc() 将其全部初始化为 0 怎么样？
不完全一样。它的效率有点低，因为它正在初始化无论如何都可能要写入的字节。然后是因为你不需要n[sz-1] = '\0';，所以它将行数减少了1。最后一部分是我的最爱，因为它使代码更具可读性，并且作为一种实践使代码更安全。恕我直言

【解决方案2】：

根据您分配的缓冲区大小和操作系统提供的分配单元的大小，分配结束时通常会有额外的字节。这意味着根据您以后使用内存的方式，精确的缓冲区分配可能会导致失败，或者在分配结束时可能有备用字节，您的 fread() 不会覆盖。结果？您可以使用具有偶然大小的文件来测试您的程序，但程序在交付后可能会间歇性地失败。

快速修复？始终在缓冲区末尾分配更多空间 - 取决于程序如何解释字节（char、short、int、long、long long、struct）。

请注意，如果字符串嵌套在结构中，则分配单元的大小不太可能为您节省空间，其中结构元素紧靠在一起。但是奇数大小的字符串仍然有空闲空间，具体取决于编译器标志。

请注意，您的具体用法是查找文件末尾，并将整个文件放入内存中。您的操作系统可能以 16、32 或 64 字节块的形式提供内存。这意味着您有 1/16、1/32 或 1/64 的机会意外溜出分配的缓冲区。

建议： (0) 始终分配额外的填充物，以缓冲撞墙。 (1) 考虑使用 fstat() 而不是 ftell()？ (2)考虑内存映射文件，而不是使用malloc/free和fread。

【讨论】：