malloc() 成功但分配的内存少于预期答案

【问题标题】：malloc() successful but allocates less memory than expectedmalloc() 成功但分配的内存少于预期
【发布时间】：2013-10-23 00:10:11
【问题描述】：

我使用malloc分配了8192字节的内存； malloc 成功返回，但由于某种原因，我无法访问超出该内存块 4205 字节的内存。

我也尝试分配更大的内存块（即 8192 * 2），但仍然没有运气，只能访问前 4205 个字节的内存:(

这里是部分代码：

int num_ino = 256;
struct inode * ino_table = malloc(8192);
assert(ino_table);
for(int i = 0; i < num_ino; i ++){
  printf("pre core dump %d\n", i);
  memcpy(ino_table + i * sizeof(struct inode), &inotable[i], sizeof(struct inode));
}

这是 gdb 中发生的事情：

Breakpoint 1, unixfilesystem_init (dfd=3) at unixfilesystem.c:54
54        assert(ino_table);

(gdb) p *(ino_table)
$1 = {i_mode = 0, i_nlink = 0 '\000', i_uid = 0 '\000', i_gid = 0 '\000', i_size0 = 0     '\000', i_size1 = 0, i_addr = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, 
  i_atime = {0, 0}, i_mtime = {0, 0}}

(gdb) p *(ino_table + 4205)
$2 = {i_mode = 0, i_nlink = 0 '\000', i_uid = 0 '\000', i_gid = 0 '\000', i_size0 = 0     '\000', i_size1 = 0, i_addr = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, 
  i_atime = {0, 0}, i_mtime = {0, 0}}

(gdb) p *(ino_table + 8000)
Cannot access memory at address 0x643a30

(gdb) p *(ino_table + 4206)
Cannot access memory at address 0x625ff0

【问题讨论】：

struct inode 的大小是多少？
struct inode 的大小是否比 char 大？
你想要struct inode *ino_table = malloc(sizeof(struct inode) * 256);
@KepaniHaole 实际上，no he doesn't want to cast malloc in C.
如果你想更好地理解指针运算，试试这个：(gdb) x ino_table + i。您会看到，当您将 i 增加 1 时，地址会增加不止 1。

标签： c memory-management malloc

【解决方案1】：

对ino_table进行指针运算时，单位是sizeof(struct inode)，不是字节。

因此，

ino_table + i * sizeof(struct inode)

应该变成

ino_table + i

最后，我会像这样更改malloc()：

struct inode * ino_table = malloc(num_ino * sizeof(struct inode));

【讨论】：

+1 我今天了解到 gdb 进行结构化指针数学运算。谢谢你和其他人。我真的需要摆脱 Windows 代码，回到生活的世界（尽管他们的调试器仍然是猫睡衣）。
@WhozCraig 这个答案与 gdb 无关，而是与普通的 C 指针算术;)
@griffin 我知道。 在 gdb 打印命令中完成的普通 C 指针算法让我微笑。
顺便说一句：我个人是这样定义指针的（个人喜好）：类型 *variable，星号和变量之间没有空格，因为你也这样做了多个指针：类型 *var1， *var2, *var3 - 如果您改为键入 * var1, var2, var3，则只有第一个是指针。但是，这只是口味问题；）

【解决方案2】：

这似乎是合理的，

gdb 中的这个命令：

   p *(ino_table + 8000)

不说“打印 ino_table 偏移 8000 字节的内容”。它说，“打印 ino_table 的内容偏移 8000 个元素”。

这意味着 gdb 评估 *(ino_table + 8000) 就像 C 一样，它为您提供第 8000 个元素。这和说p ino_table[8000]是一样的。

以字节为单位，即sizeof(struct inode) * 8000。除非 sizeof(struct inode) 为 1，否则这将超出范围。

当为一组元素分配空间时，通常会说需要多少个元素，但是您告诉 malloc() 获取 8192 字节。如果你想要 struct inode 在你的 ino_table 中的 8192 个元素，你会这样做：

 struct inode * ino_table = malloc(8192 * sizeof *ino_table);

请注意，gdb 不会对您的数组/缓冲区进行绑定检查。如果您成功地做到了p *(ino_table + 4205)，那么这很可能超出ino_table 的范围，并且可能指向其他地方的可用内存。当 gdb 最终出现 Cannot access memory at address 0x643a30 错误时，这意味着您现在正在尝试访问不存在的内存 - 即它根本没有映射到您进程的地址空间。

【讨论】：

+1 假设您比我更了解 gdb（这根本不是什么大问题），这是完全有道理的。

【解决方案3】：

你的问题很可能是指针算术。

ino_table + i * sizeof(struct inode)

很可能不是你想要的，但是

ino_table + i

由于指针算法ino_table + i已经在做

((char *)ino_table) + i * sizeof(struct inode)

这同样适用于 gdb，其中ino_table + 8000 指的是&ino_table[8000]——ino_table 的第 8000 个元素，除非你的结构 inode 被定义为 1 字节大小，否则它将在分配的内存之外。

更笼统地说：

如果你有一个指向类型 T 的指针 P，那么 P++ 会将存储在 P 中的地址增加 sizeof(T)，而不是增加一个字节。

还有，而不是

ino_table + i

你可以的

&ino_table[i]

这是许多人的首选（我个人并不在意），因为增加i 会使访问地址增加一个元素，而不是一个元素会更明显字节。

对于 malloc 你可以做

malloc(number_of_elements * sizeof(type)) - 不用担心性能差异或代码大小，因为当 number_of_elements 为常数时，表达式无论如何都应该优化为一个常数。

或者，如果您想格外小心和/或不知道您是否会访问未写入的部分，您可以使用：

calloc(number_of_elements, sizeof(type))

与malloc 的区别在于calloc 确保您获得空内存（在大多数实现中，通过为您提供指向系统的特殊写时复制清零内存页面的指针)，以及返回对齐到sizeof(type)的内存（malloc通常也会返回对齐的内存，但在malloc的情况下，它可能会对齐到最大的可对齐值）

由于在不同的答案中提到了边界检查：您可以查看 gcc mudflap 扩展 - 它并不完全进行边界检查，而是许多其他与内存相关的事情，恕我直言除了 valgrind 之外最容易设置的东西之一（不需要任何设置，但不幸的是并不总是有效）

【讨论】：