变量地址之间的差异答案

【问题标题】：Difference between variables' addresses变量地址之间的差异
【发布时间】：2017-10-13 05:46:16
【问题描述】：

为什么每次我运行程序时变量地址都会有特定的差异（如“printf（”%d %d\n“，&a，&b）;”。它会在一次运行中打印“1000 988” ，“924 912”在另一个，“1288 1276”，等等等等）？编译器是否在每个变量声明后都占用了一定数量的内存，无法写入任何内容？如果是，它取决于什么？在我的一个程序中使用一些变量，它们之间的最小差异是 12 个字节，它达到了 212。这是唯一一个差异不是 12 的倍数的情况（在其他情况下是 24、36 或 48字节）。这背后有什么原因吗？由于我的变量是 int 类型（在我的系统中占用 4 个字节），我的变量地址之间的差异会小于 12（例如 4）吗？这些地址差异是否取决于变量类型？如果是，以什么方式？提前谢谢！

【问题讨论】：

您的操作系统提供了所有应用程序运行的虚拟内存地址空间。当您的代码执行时，您的操作系统的内存管理器会填充应用程序对内存的请求，并在您的代码完成时释放内存（以便在您的操作系统需要的任何地方重用）。有时您可以在连续运行时为每个变量获得完全相同的地址，有时则不能，这取决于您的操作系统在启动时为应用程序提供的内容。（从你的应用的角度来看——“这就像一盒巧克力......”）
你知道用%d打印一个指针是UB吗？您的编译器可能会警告您。无论如何，正确的格式是%p。
@Deduplicator 我知道这一点。我只使用它是因为它更容易在小数之间进行算术，而不是十六进制。在这种情况下，打印的结果应该是正确的。
@DavidC.Rankin：感谢您的澄清！

标签： c memory memory-address

【解决方案1】：

当今的大多数操作系统都使用 地址空间布局随机化，以便更难编写某些类型的恶意软件。（将代码写入内存然后试图让程序将控制权交给它的那种；现在必须猜测让程序跳转到哪个地址。）结果，变量不会位于相同的地址每次运行程序时。

根据变量的类型、分配方式以及您运行的操作系统和架构，变量的大小和对齐方式会有所不同。编译器和运行时可能会也可能不会总是将它们放在 4、8 或 16 字节的边界上。例如，x86_64 函数调用 ABI 总是在 16 字节边界上开始函数的堆栈帧，malloc() 的某些实现总是返回可被 16 整除的地址，因为这是在某些 CPU 上存储向量所必需的。

如果你想知道编译器在做什么，你可以尝试编译成汇编。在 gcc 或 clang 上，您可以使用 -S 标志来执行此操作。

【讨论】：

明白。谢谢！

【解决方案2】：

如果您要问为什么不同的可执行文件运行时变量的内存地址不同，答案是 ASLR，它的存在是为了更难利用代码中的安全问题（请参阅https://en.wikipedia.org/wiki/Address_space_layout_randomization）。

如果禁用 ASLR，每次运行可执行文件时，您将获得给定变量的相同地址。

另见Difference between gdb addresses and "real" addresses?

【讨论】：

我在问为什么，如果我声明 2 个像这样的变量“int a, b;”并继续打印它们的地址，如 "printf("%d %d\n", &a, &b);"，它们的地址总是相差相同的数量。例如，在一次运行中， printf 将打印 (500 488) 并在另一次运行中打印 (612 600) 等等。再看一下我上面的问题，我确实没有说清楚。不过，还是谢谢你的回答。我也有兴趣知道这一点。
如果你声明“int a,b”，它们都在堆栈上，它们之间的偏移量应该总是 sizeof(int)。
printf("%d\n", sizeof(int));打印 4。但是，偏移量不是 4。它是 12 或更多。我运行代码的每个案例。
我在 OS X 和 Linux 上分别使用 llvm 和 gcc 得到 4。代码是int a,b; printf("%p %p\n", &a, &b);
使用与您完全相同的代码，我得到：006FFDD4 006FFDC8，因此十六进制的差异也相同。这就是我好奇的原因。为什么占用的空间大于变量的大小？正如上面戴维斯勒所说，在某些情况下可能会发生这种情况。

【解决方案3】：

您的链接器（以及在某种程度上，您的编译器）布置应用程序的地址空间。链接器通常基于某个地址（例如，零）构建可重定位映像。显然，您的加载程序在运行时将可重定位图像放置在不同的位置。

编译器是否在每个变量声明后都占用了一定数量的内存，无法写入任何内容？

通常没有，除非下一个变量需要对齐。变量通常与变量大小的倍数的地址对齐。

听起来你的编译器正在为你根本没有考虑的东西分配内存。

【讨论】：