指向静态字符的 int 指针答案

【问题标题】：int pointer that points to a static char指向静态字符的 int 指针
【发布时间】：2015-02-13 17:21:11
【问题描述】：

考虑这段代码：

#include <stdio.h>

#define main_arg int argc, char *argv[]

int main(main_arg)
{
    static char chr = '5' - '0'; // Dec 5
    int *p = &chr;               // 4 bytes pointer

    printf("Result: %i", *p);

    return(0);
}

Result: 5

为什么我必须将chr 声明为静态才能获得适当的值？如果我不使用静态，p 将总共读取 4 个字节，接下来的 3 个将是“随机”的。但是如果chr表示的那个字节位于静态内存中，那不会发生吗？

那是未定义的行为，结果是不确定的，它就这样偶然发生了（我一直在尝试）？

【问题讨论】：

那是未定义的行为，结果是不确定的，只是偶然发生的？答案：是的。
静态内存很奇怪。
您正试图从分配的char 变量中读取sizeof int 字节。由于 sizeof int > sizeof char 根据定义，这会产生未定义的行为（根据定义）。在声明 static 时获得正确的打印输出这一事实只是运气（机会问题）。
我会一样的。如果它至少可以显示一次不同的结果。

标签： c pointers memory-management static

【解决方案1】：

在某些系统中，您的代码可能无法运行，主要是因为对齐。在某些 RISC 系统中，char 可以与任何内容对齐，但例如，int 必须与 4 个字节对齐。在这种情况下，如果你尝试像这样解引用指针，某些内存访问保护机制可能会发出中断，整个程序将立即失败。

在您的情况下，假设您在 Linux 中运行，使用 intel cpu，使用 gcc 编译，chr 将驻留在 .data 段中，并且它的所有不相关部分最有可能设置为 0。

但同样，您以错误的方式访问内存，一切都应该发生，因为这是未定义的行为。

提供更多信息，如果您删除static，并在上述环境中运行该程序，您读取的额外值不是“随机”，而是从字面上看是随机的。这称为canary。它是一种内存保护机制来检测堆栈集中攻击。

【讨论】：

【解决方案2】：

char 数据类型是一个字节。您正在使用整数点“int *P”指向 chr 的一字节内存位置，但 C 会将其视为四字节位置，因为它认为它是指向 int 的指针，长度为四字节.根据您的结果 5，显然当您将其声明为静态时， chr 的位置恰好后面跟着零，因此结果仅为 5。当它未声明为静态时，它在堆栈上并且只是选择在 chr 的位置之后的内存中的不同值。无论如何，使用 *P 引用它不应该并且会产生不可预测的结果的内存。

顺便说一句，您的示例将 int* 声明为“*P”（大写 P）并稍后将其引用为“*p”（小写 p），因此此代码不会按原样运行。

【讨论】：

我知道并且我解决了这个问题。
添加到 Paul 的声明中，如果您执行了 printf ("%d", foo & 0xff)，它会起作用，因为您没有查看接下来的三个未初始化的字节。静态只是让它指向一个不同的内存区域，其中内存已初始化为零。

【解决方案3】：

当你声明一个静态变量时，它被分配在 .BSS 或 .data 中，并且该区域全部归零，所以即使你已经将 chr 初始化为 5，巧合的是，chr 地址前后的所有字节都是零

这是一种验证方法。（在您的系统上可能会有所不同）

(gdb) x/16w &chr - 16
0x601030:   0   0   0   0
0x601040 <chr.2180>:    5   0   0   0
0x601050:   0   0   0   0
0x601060

这里是部分。

06:43:46 ~$ readelf -s a.out

53: 0000000000601030     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT   24 data_start
54: 0000000000601041     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   24 _edata
55: 00000000004005e4     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   14 _fini
56: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND printf@@GLIBC_2.2.5
57: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND __libc_start_main@@GLIBC_
58: 0000000000601030     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   24 __data_start
59: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND __gmon_start__
60: 0000000000601038     0 OBJECT  GLOBAL HIDDEN    24 __dso_handle
61: 00000000004005f0     4 OBJECT  GLOBAL DEFAULT   15 _IO_stdin_used
62: 0000000000400570   101 FUNC    GLOBAL DEFAULT   13 __libc_csu_init
63: 0000000000601048     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   25 _end
64: 0000000000400440     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   13 _start
65: 0000000000601041     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   25 __bss_start
66: 000000000040052d    53 FUNC    GLOBAL DEFAULT   13 main
67: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _Jv_RegisterClasses

【讨论】：

这并没有回答问题，虽然这个事实本身是正确的，但这个答案在其上下文中是错误的！
现在有意义吗？
只有没有初始值的数据才会驻留在.bss中。在这种情况下，chr 应该位于 .data。
@HuStmpHrrr 你是对的......显然数据和 BSS 都归零了......查看我的答案的更新
恕我直言，这不是证明。此外，它仍然是依赖于平台的行为，例如，您会在大端平台上获得 0 0 0 5。更不用说您无法保证在内存中的 chr 变量之后在可访问的内存地址处有 3 个字节。使用int 指针来访问分配给char 变量的内存仍然是未定义的行为。如果幸运的话，它会立即触发内存访问冲突。如果你不走运，那么你只会得到一些意想不到的价值，这将在稍后的程序执行中“造成严重破坏”！！！