malloc后如何获取内存块长度？答案

【问题标题】：How to get memory block length after malloc?malloc后如何获取内存块长度？
【发布时间】：2011-03-27 17:54:58
【问题描述】：

我认为我无法像 Java 中的简单 .length 函数那样检索已分配内存块的长度。但是，我现在知道当malloc() 分配块时，它会分配额外的字节来保存包含块大小的整数。该整数位于块的开头；实际返回给调用者的地址指向刚刚超过这个长度值的位置。问题是，我无法访问该地址来检索块长度。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main(void)
{
        char *str;
        str = (char*) malloc(sizeof(char)*1000);
        int *length;
        length = str-4; /*because on 32 bit system, an int is 4 bytes long*/
        printf("Length of str:%d\n", *length);
        free(str);
}

**编辑：我终于做到了。问题是，它一直给出 0 作为长度而不是我系统上的大小，因为我的 Ubuntu 是 64 位的。我将 str-4 更改为 str-8，现在可以使用了。

如果我将大小更改为 2000，它会生成 2017 作为长度。但是，当我更改为 3000 时，它会给出 3009。我使用的是 GCC。

【问题讨论】：

您所描述的完全取决于特定的 malloc 实现以您描述的方式存储信息。 malloc 的实现不一定必须跟踪分配了多少内存（不太可能，但有可能，因为 API 不要求将此信息公开给调用者。）
@Joe：例如，您可以相当容易地实现基于池的分配器，例如，所有大小为 1-8 的分配来自一个池，9-16 来自另一个池，17-32从另一个，等等。然后，每个分配可能会存储一个指向其池的指针，而不是存储在可用内存之前的大小。不过，大分配必须区别对待。

标签： c malloc

【解决方案1】：

您不必自己跟踪！

size_t malloc_usable_size (void *ptr);

但它返回分配的内存块的实际大小！不是您传递给 malloc 的大小！

【讨论】：

需要注意的是，这个函数不是 C 标准的一部分，是一个 gnulib 扩展
Not only gnulib extension
@Hydroper 绝对不是。检测 GCC，而不是 GNU C 库。请改用__GNU_LIBRARY__。

【解决方案2】：

你所做的绝对是错误的。虽然几乎可以肯定分配块之前的字与大小有关，但它可能在未使用的位中包含一些额外的标志或信息。根据实现的不同，这些数据甚至可能在 high 位中，这会导致您读取完全错误的长度。也有可能小分配（例如 1 到 32 个字节）被打包到没有标题的特殊小块页面中，在这种情况下，分配块之前的单词只是另一个块的一部分，并且与大小无关你正在检查的块。

停止这种被误导和危险的追求。如果你需要知道malloc获得的块的大小，那你就做错了。

【讨论】：

我明白了。谢谢。这就是为什么它对每种尺寸都有不同的价值。我只是尝试看看它是如何工作的，我不会在实际中这样做。但是，书中有一个练习需要根据其解释的实现来实现 malloc() 和 free()，所以我只想试一试。
酷，+1 作为实验的一部分来“弄清楚它是如何工作并尝试实施”而不是为了一些可怕的黑客。
你知道过滤掉它附加到块的所有附加标志的方法，所以我得到了纯内存大小吗？但是，通过猜测，我认为我无法改变这一点，并且必须改变我自己的方式。另外，我不知道为什么 sizeof(int) 给出 4，而我的系统是 64 位？有没有办法让 sizeof 知道我的 64 位系统？
sizeof(int) 在绝大多数 unix 系统上始终为 4，并且可能永远都是。如果您需要系统字长，请使用long 或更好的size_t。
@texasbruce：除非您正在为您将要使用的特定 C 实现（库和编译器）的特定版本进行编程，否则它本质上是危险和错误的，仅此而已。即便如此，做出这种假设是危险和错误的，因为稍后可能会在您正在使用的实现中发现关键错误，并且您需要升级，并且如果您基于旧版本所做的假设是新版本不再适用，您的程序将灾难性地中断。

【解决方案3】：

我建议您通过编译和链接定义 my_malloc() 的文件然后覆盖默认值来创建自己的 malloc 包装器，如下所示：

// my_malloc.c

#define malloc(sz) my_malloc(sz)

typedef struct {
    size_t size;
} Metadata;

void *my_malloc(size_t sz) {
    size_t size_with_header = sz + sizeof(Metadata);
    void* pointer = malloc(size_with_header);

    // cast the header into a Metadata struct
    Metadata* header = (Metadata*)pointer;
    header->size = sz;    
    // return the address starting after the header 
    // since this is what the user needs
    return pointer + sizeof(Metadata);
}

那么您总是可以通过减去 sizeof(Metadata) 来检索分配的大小，将该指针转换为 Metadata 并执行 metadata->size:

Metadata* header = (Metadata*)(ptr - sizeof(Metadata));
printf("Size allocated is:%lu", header->size); // don't quote me on the %lu ;-)

【讨论】：

这是一个比查看 gcc 源代码更好的解决方法。
值得注意的是，包装器返回的内存在大多数架构上将不再对齐。我应该知道，我写了同样的代码，我的代码依赖于对齐方式在我面前炸毁了。
这是有道理的，这段代码只能在严格控制条件下用于调试目的。
不允许使用带有 void* 的 FYI 指针运算，因此此代码将无法在兼容的编译（例如，带有 -pedantic 的 GCC）上编译。
@Thomas 要修复对齐，您可以使用带有 max_align_t 类型成员的联合： typedef union { size_t size; max_align_t ma; } 元数据；

【解决方案4】：

你不应该那样做。如果您想知道您分配了多少内存，您需要自己跟踪它。

查看返回给您的内存块（在 malloc 返回的指针之前，或在该指针 + 您请求的字节数之后）将导致未定义的行为。对于给定的 malloc 实现，它可能在实践中有效，但依赖它并不是一个好主意。

【讨论】：

【解决方案5】：

这不是标准 C。但是，它应该适用于 Windows 操作系统，并且可能也适用于其他操作系统，例如 Linux (msize?) 或 Mac (alloc_size?)。

size_t _msize( void *memblock );

_msize() 返回堆中分配的内存块的大小。

查看此链接： http://msdn.microsoft.com/en-us/library/z2s077bc.aspx

【讨论】：

【解决方案6】：

这取决于实现

【讨论】：

@Amumu 如何做到这一点取决于编译器和架构。
它更多地取决于 malloc() 本身的实现，而不是真正的编译器。

【解决方案7】：

您分配的每个块前面都有一个块描述符。问题是，它取决于系统架构。尝试为您自己的系统找到块描述符大小。试着看看你的系统 malloc 手册页。

【讨论】：

不一定。看我的回答。