具有 realloc 的程序在 Valgrind 中的行为不同答案

【问题标题】：Program with realloc behave differently in Valgrind具有 realloc 的程序在 Valgrind 中的行为不同
【发布时间】：2012-11-27 08:06:12
【问题描述】：

我写了一个函数来读取一个带有 fgets 的字符串，它使用 realloc() 使缓冲区在需要时增长：

char * read_string(char * message){
    printf("%s", message);
    size_t buffsize = MIN_BUFFER;
    char *buffer = malloc(buffsize);
    if (buffer == NULL) return NULL;
    char *p;
    for(p = buffer ; (*p = getchar()) != '\n' && *p != EOF ; ++p)
        if (p - buffer == buffsize - 1) {
            buffer = realloc(buffer, buffsize *= 2) ;
            if (buffer == NULL) return NULL;
        }
    *p = 0;
    p = malloc(p - buffer + 1);
    if (p == NULL) return NULL;
    strcpy(p, buffer);
    free(buffer);
    return p;
}

我编译了程序并尝试了它，它按预期工作。但是当我用 valgrind 运行它时，当读取的字符串 >= MIN_BUFFER 并且 valgrind 说：

(...)
==18076==  Invalid write of size 1
==18076==    at 0x8048895: read_string (programme.c:73)
==18076==    by 0x804898E: main (programme.c:96)
==18076==  Address 0x41fc02f is 0 bytes after a block of size 7 free'd
==18076==    at 0x402BC70: realloc (in /usr/lib/valgrind/vgpreload_memcheck-x86-linux.so)
==18076==    by 0x8048860: read_string (programme.c:76)
(...)
==18076== Warning: silly arg (-48) to malloc()
(...)

我在 *p=0; 之间添加了一个 printf 语句和 p=malloc... 它确认传递的 arg 的值为 -48。我不知道单独启动和使用 valgrind 时程序的运行方式不同。我的代码有问题还是只是 valgrind 错误？

【问题讨论】：

旁注：如果realloc() 返回NULL，则您的代码正在泄漏内存 - 在这种情况下，在返回NULL 之前使用临时变量并释放前一个指针。
*p = 0; 可以写一个超出分配的大小。

标签： c valgrind realloc

【解决方案1】：

正如 man 3 realloc 所说

...该函数可能会将内存块移动到新位置。

这是什么意思，是那个

p = malloc(p - buffer + 1);

是问题所在。如果调用了 realloc()，缓冲区可能指向一个新的内存块和表达式

(p - buffer)

没有任何意义。

【讨论】：

“EDITED”段落不正确：p - buffer + 1 不是指针，它是ptrdiff_t 类型的数字。 ptrdiff_t 是有符号整数类型，因此可以转换为兼容的整数类型，例如 size_t。此外，您在修改后的代码中为 p 选择的 char 类型将缓冲区限制为 127 个字节，之后它会溢出并通过写入未分配的内存来破坏堆。
感谢您更新答案。在 C 语言中，p - buffer 是未定义的行为，这意味着您不仅会得到无意义的结果，而且程序可能会在某些架构或编译器上崩溃。这种行为是未定义的，因为只允许减去指向同一数组中对象的指针；引用§6.5.6.3.9：“当减去两个指针时，两者都应指向同一个数组对象的元素，或者指向数组对象最后一个元素的元素。” （该标准还在第 4.2 节中明确定义违反的“应”约束构成未定义的行为。）

【解决方案2】：

realloc 返回一个指向所请求大小的新缓冲区的指针，其内容与传入的指针相同，假设传入的指针先前由malloc 或realloc 返回。它不保证它是同一个指针。 Valgrind 很可能会修改 realloc 的行为，但将其保持在规范范围内。

由于您是在循环中调整内存大小，因此最好将您在buffer 中的位置跟踪为与buffer 开头的偏移量而不是指针。

【讨论】：

【解决方案3】：

当您重新分配缓冲区时，您的指针“p”仍指向旧缓冲区。

这将占用内存，并导致未来的分配使用虚假值。

【讨论】：

感谢大家：@JasonD、@davak、@H2CO3、@MSN。你的回答很有帮助。我将代码更改为：if (p - buffer == taillbuff - 1) { char *r = realloc(buffer, taillbuff *= 2) ; if (r == NULL) { free(buffer); return NULL; } else buffer = r; p = buffer + taillbuff/2 - 1; }