malloc 后访问冲突答案

【问题标题】：Access violation after mallocmalloc 后访问冲突
【发布时间】：2015-10-28 14:22:59
【问题描述】：

有人可以帮我理解以下行为吗：

我有一段用于克隆浮动图像的代码。 Clone 方法将指向另一个图像的指针及其尺寸作为参数。

一切正常，但有时clone[i] = color; 这一行会导致访问冲突。异常的发生是不可预测的，也不是周期性的。在崩溃时检查变量表明Color color = source[i]; 始终设置且有效。

malloc 怎么可能返回一个错误的指针？

代码：

typedef struct
{
    float r;
    float g;
    float b;
    float a;
} Color;

Color* Clone(Color* source, int width, int height)
{
    int s = width * height;

    Color *clone;
    clone = (Color *)malloc(s * sizeof(Color));

    if (clone)
    {
        for (int i = 0; i < s; i++)
        {
            Color color = source[i];

            // Sometimes app crash here: Access violation
            clone[i] = color;
        }
    }

    return clone;
}

非常感谢任何帮助。

更新：

平台：Windows 64 位

崩溃时变量的值：

width = 256
height = 256
s = 655536
i = 0

【问题讨论】：

从不投射malloc的结果
很可能，在您的程序中的某个地方存在导致堆损坏的东西，进而破坏了使用堆的程序的其他部分。
但是FFS，请停止抱怨关于强制转换malloc。我敢肯定，每个该死的 C 问题的评论部分都有更重要的事情要讨论。
@Chris Dead horse malloc cast debate can be found here。现在，请大家不要再用这些无关紧要的、离题的言论向这个问题发送垃圾邮件了吗？
@KeylorSanchez：实际上，如果我们使用全语言 C 结构赋值是正确的做法。 memcpy 对整个结构进行平面的、无效的复制，但根据 C 语言标准，实际上只定义了对实际结构元素的访问。根据编译器填充结构的方式，memcpy 还将在元素“之间”读/写，也就是说，如果我们是超技术且完全强迫症，则非法和未定义的行为。

标签： c malloc access-violation

【解决方案1】：

我看不出这段代码有什么大问题。但是，如果堆之前已损坏，malloc 确实可以返回垃圾。实际上，malloc 经常是当人们检测到出现问题并且您收到明确的“堆损坏”错误消息时。

我的建议是，如果可能的话，在 valgrind 下运行程序，希望能抓住真正破坏堆数据结构的坏人......在调用这个克隆函数之前发生的事情。

【讨论】：

【解决方案2】：

这个

int s = width * height;

容易发生乘法整数溢出。如果发生这种情况，您将调用未定义的行为（因为未定义有符号整数的溢出行为）；通常 malloc 会分配一个太短的缓冲区。

编辑：如果宽度或高度之一为负数，也可能发生这种未定义的溢出。

为避免这种情况，您必须检查乘法溢出。唯一可靠的方法是使用无符号算术（定义了溢出行为）。

if( 0 > width
 || 0 > height
){
    return ERROR_INVALID_VALUE;
}
size_t const sz_width  = width;
size_t const sz_height = height;
/* ((size_t)x) != x makes use of arithmetic conversion
 * rules to check for truncation by the cast  */
if( sz_width  != width
 || sz_height != height
){
    return ERROR_TRUNCATION;
}

/* now check if the multiplication overflows */
/* size_t is unsigned, so overflow is well behaved */
size_t const sz = sz_width * sz_height;
if( (sz / sz_width) != sz_height ) {
    return ERROR_OVERFLOW;
}

【讨论】：

减号。认真？你认为这张图片有多少百万像素？
@KarolyHorvath: (4*1024*1024*1024/(sizeof(float)*4))**0.5 = 16384 - 这不是那么多，说实话。我经常使用 4 倍宽和高的图像。 – 也可能 OP 将负值传递给宽度或高度，这会导致同样的问题。
其实这个问题应该不会导致这个错误。首先溢出不是未定义的行为，它实际上是明确定义的行为（IIRC）。如果你得到错误的 s 值，你仍然会得到 i<s 。唯一有风险的是s*sizeof(Color)，它可能由于溢出而分配了一个太小的缓冲区（但是你必须遇到数组无论如何都不适合可寻址内存的情况）
好的，所以它是未定义的，但实际上你在这里使用乘法指令，并且在大多数情况下，结果应该是处理器提供的任何结果，或者处理器在那里引发异常。跨度>
@KarolyHorvath：由于 OP 现在给出了变量的实际值，是的，堆损坏似乎是罪魁祸首。尽管如此，我的回答仍然很重要（恕我直言），所以我认为更改或删除它没有意义。 OP 可能确实存在堆损坏。其他有类似问题的人，这是由于无效值，但是可以搜索这个，然后讨论溢出行为和检查是必要的阅读材料。

【解决方案3】：

我想如果你有范围检查 width 和 height 是合理的（所以你不会溢出）最好的做法是尝试使用 valgrid。这样，您将能够查看在此之前是否存在可能导致 malloc 行为不端的内存错误，或者您实际上是否有一个不够大的内存块。

【讨论】：

【解决方案4】：

你没有说你的目标平台是什么，但是这个：

int s = width * height;

如果width * height 产生的数字大于MAX_INT，将导致溢出。 C 标准只需要一个签名的int 来存储最多 +32767。

您的目标平台可能使用更大的整数，特别是如果它是桌面操作系统，但这仍然是不好的做法。

您的函数签名还允许将负值作为宽度或高度传递，但您的代码无法处理这种可能性。

编辑：总之，使用更合适的类型。 width 和 height 应该可能是 unsigned int。如果是这样，那么s 和i 应该是unsigned long。

【讨论】：

更多尝试澄清@datenwolf 答案的一个方面并解释为什么这是一个坏主意。我认为最好从一开始就使用更合适的类型，而不是尝试检测溢出。
注意：OP 已添加目标平台是 Win64，因此 int 可能足够宽，不会导致溢出。虽然仍然是不好的做法，而且不是跨平台的。
“我认为最好从一开始就使用更合适的类型，而不是尝试检测溢出。” - 好点，但你没有在答案中提出建议。 ;-) 如果您这样做，请使用标准类型，而不是特定于 Windows 的类型。有孩子在看。 ;-)
好的，谢谢@DevSolar，我已经编辑了答案以使这一点更清楚。
"应该是" size_t.

【解决方案5】：

malloc 调用可能不是您的问题（正如@KarolyHorvath 所说，大小并不是很大）。最可能的问题是传入的source 为null 或为空；在尝试引用 source[i] 之前，您应该检查一下。

【讨论】：

【解决方案6】：

当您在 Visual Studio 中编译不包含 stdlib.h（其中 malloc 定义为返回 void*）且 Visual Studio 使用其自己的定义（其中 malloc 返回 int）的 .c 源时。

Visual Studio 打印：

警告 C4013：'malloc' 未定义；假设 extern 返回 int

所以你的指针被截断为 4 个字节而不是 8 个。似乎这个问题只在 .c 文件中以 x64 模式编译时出现。

所以，解决方案是 - 只包含 stdlib.h。

【讨论】：