malloc中的类型转换[重复]

Question

我知道这件事：Do I cast the result of malloc?

我阅读了它和其他问题，但我仍然没有满足我的担忧。我知道类型转换会隐式发生，但是无论我读了多少这些论点，错误都是我不明白的。

主要论点是int 和pointer 可能有不同的大小。举个例子，让int* 的大小为 8，int 的大小为 4。

int *x = (int*) malloc(sizeof(int));

首先，malloc() 分配的字节数是 4，尽管变量 x 将存储一个大小为 8 字节的指针。

我明确地将 malloc 的返回值强制转换为 (int *)，它 — 顺便说一下 — 大小为 8。这里怎么会丢失位？

Answer 1

让我们看看会发生什么。假设这段代码：

#include <stdio.h>
int main(int argc, char ** argv) {
  printf("sizeof(int) = %zu\nsizeof(int *) = %zu\n",
    sizeof(int), sizeof(int *));
  // output:
  // sizeof(int) = 4
  // sizeof(int *) = 8
  int * foo = (int *) malloc(sizeof(int));
  return 0;
}

在我的系统上用clang ouch.c 编译它会得到：

ouch.c:5:23: warning: implicitly declaring library function 'malloc' with type 'void *(unsigned long)'
  int * foo = (int *) malloc(sizeof(int));
                      ^
ouch.c:5:23: note: include the header <stdlib.h> or explicitly provide a declaration for 'malloc'

在这里，clang 足够聪明，可以注意到我正在调用 malloc，这是一个已知的库函数，并假定（正确的）函数签名 void *(unsigned long)。所以一切都很好。但并不是每个编译器都那么聪明，我也可以欺骗 clang：

#include <stdio.h>
int main(int argc, char ** argv) {
  printf("sizeof(int) = %zu\nsizeof(int *) = %zu\n",
    sizeof(int), sizeof(int *));
  int * foo = (int *) wrapper();
  return 0;
}

在一个单独的文件中，我将链接到上面的主文件：

#include <stdlib.h>
void * wrapper(void) {
  return malloc(sizeof(int));
}

运行clang wrapper.c ouch2.c 给了我：

ouch2.c:5:23: warning: implicit declaration of function 'wrapper' is invalid in C99 [-Wimplicit-function-declaration]
  int * foo = (int *) wrapper();
                      ^
ouch2.c:5:15: warning: cast to 'int *' from smaller integer type 'int' [-Wint-to-pointer-cast]
  int * foo = (int *) wrapper();
              ^
2 warnings generated.

这很好，因为如果这些警告被阅读，那么很容易理解问题的根源并修复它们。但是，如果我忽略它们并保持代码不变，则会发生以下情况：

编译ouch2.c 时，clang 看不到任何wrapper 的声明。由于我从循环中删除了它的智能库函数检测it has no choice but to assume that somewhere this is declared as

int wrapper();

这是一个返回 int 并接受任意数量参数的函数。我们看到了这方面的证据，因为 clang（作为一个智能编译器）警告我关于从（返回的）int 到 int * 的转换及其第二次警告。

将int 转换为int * 并不是什么坏事。 是不好的是假设我们首先得到一个int。假设在wrapper 函数中对malloc 的调用返回了这个值：

0xAABBCCDD11223344

然后会发生什么取决于调用约定。让我们假设它将这个值作为返回值放入某个 64 位寄存器中。

main 中的调用代码需要 int，因此它只从寄存器中读取 32 位（可能是下半部分）并使用它。所以在main，我从wrapper得到这个：

0x11223344

然后将其转换为（64 位）int *，可能导致：

0x0000000011223344

然后用作内存地址。访问这个地址可能（如果你幸运的话）会导致分段错误或者（如果你不是那么幸运）会更改一些随机数据（如果它发生在堆栈上，这会特别有趣，例如更改返回地址） .

所以，最后但并非最不重要的是，如果我把演员排除在外：

#include <stdio.h>
int main(int argc, char ** argv) {
  printf("sizeof(int) = %zu\nsizeof(int *) = %zu\n",
    sizeof(int), sizeof(int *));
  int * foo = wrapper();
  return 0;
}

然后用clang wrapper.c ouch3.c 编译我得到：

ouch3.c:5:15: warning: implicit declaration of function 'wrapper' is invalid in C99 [-Wimplicit-function-declaration]
  int * foo = wrapper();
              ^
ouch3.c:5:9: warning: incompatible integer to pointer conversion initializing 'int *' with an expression of type 'int' [-Wint-conversion]
  int * foo = wrapper();
        ^     ~~~~~~~~~
2 warnings generated.

也是一个警告，但是一个不同的警告。这种（某种）警告很可能是由您的编译器产生的。

长话短说：clang 对潜在错误发出了很好的警告，并且不强制转换返回值，因为如果您忘记包含 stdlib.h，即使没有使用 clang 编译，您也可以肯定会收到警告:)

Answer 2

你的房子大概有 50 英尺宽。 你的住址是'40, Church st, Newtown'。 假设您家旁边有一家大型商店，例如沃尔玛或学校。那是450英尺宽。 但地址是“50, Church St, Newtown”。

您是否需要不同尺寸的纸张来写这些地址，因为一个比另一个大？当然不是。 指针是地址的同义词。这是位置。存储在那里的内容（在您的情况下为 4 个字节）不会更改地址长度。

所以最后，x 的大小为 8，并将指向 4 字节大小。

Answer 3

请注意，在“int *x”中，x 变量一经定义就被分配了。它是一个指针，即它包含堆内的地址。但是它的值在赋值之前是没有意义的；就像任何其他变量一样。 malloc(n) 确保将返回值的地址处的 n 个字节分配到内存中。换句话说，x 的大小为 8，但 x[0] 的大小为 4，并且 malloc(4) 分配了足够的内存来存储 x[0]。 比较 &x 和 &x[0] 是查看它们差异的一个好习惯。后者将等于 x。

Answer 4

如果您没有#included stdlib.h，则malloc 的返回值很可能在返回到调用代码之前被截断。理论上，这是未定义的行为。如果malloc的返回值被截断，就类似于使用：

int a = 10;
int* ap = &a;
int temp = (int)ap;    // This is where you lose the pointer value due to truncation.
int* bp = (int*)temp;