长度（整数）的值，由空闲指针使用答案

【问题标题】：value of length(integer), used by the free pointer长度（整数）的值，由空闲指针使用
【发布时间】：2012-01-12 20:11:45
【问题描述】：

正如我们所知，free() 函数通过使用存储在 malloc 指针后面的前缀整数值知道要从 malloc 内存中释放多少内存。所以我尝试了这段代码，有两个疑问：

如果我malloc() 20 个字节，然后在递减的指针处打印整数值，则显示为 25 个字节。如果我malloc() 40 个字节，然后打印该值，那么我得到 49 个字节！
如果我尝试超越并在我的 malloc'd 空间之后打印值，每次我得到一个大整数值存储在 malloc'd 内存的最后一个旁边。那价值是什么？有什么特别的吗？

任何解释都将不胜感激。

int main()
{
    int i;
    int *ptr, *pr;

    ptr = (int *)malloc(20);
    pr = ptr;

    printf("value of ptr is %p", ptr);
    for(i = 0; i < 5; i++) {
        ptr[i] = i + 1;
    }

    printf("now the values in malloc'd memory is\n");
    for(i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d\n", ptr[i]);
    }

    printf("value of ptr is %p\n", ptr);
    pr--;
    for(i = 0; i < 20; i++) {
        printf("value of pr at address  %p  is  %d\n", pr, *pr);
        pr++;
    }

    return 0;
}

【问题讨论】：

不，我们不知道。
扩展 Kerrek SB 所说的内容，是什么让您认为这就是您的 malloc 实现跟踪大小的方式？
您是否仅出于学术原因使用它？ C 或 C++ 中没有任何规则可以保证您所说的内容。
@kerrek SB,@aix,@Renan Greinert 请原谅这个错误，我只是一个初学者，我说的是我从书本或互联网上读到的……这是一种方法吗了解 free() 是如何实现的？如果是的话，那么你们可以请人吗？看看我的疑问..
我希望之前的值实际上表示大小为 24 或 48，最低位用作标志以表示某事或其他（可能是分配了内存）。您看到的“大值”可能是未初始化的内存，或者是内存分配器数据结构中其他位置的指针。 Kerrek 是正确的，实际上我们不知道细节，但原则上我们可以检查 glibc 中 malloc 的实现。您应该这样做，查看代码（和 cmets）比浏览数据更有启发性。

标签： c linux malloc free

【解决方案1】：

我们不知道 malloc 在内部是如何工作的。它可以在运行时库的版本之间更改。它没有（到目前为止），这不是赌博的理由。
我们不应依赖任何特定实现的特定幕后行为。除非您愿意为了某些值得的目的而放弃一般性，否则只依赖于记录的功能。

事实上，大多数malloc 实现确实在分配给程序的区域之前分配了额外的几个字的开销。开销允许管理堆。但是大小字段是 4 字节之前还是 16 字节？它是 32 位值吗？也许它是按比例缩放的段落数（16 字节条目），就像在 iRMX86 上一样。开销区域是否包含前向链接和后向链接？也许有一个带有调试版本库的名称检查字段。

也许它的实现类似于 Cyber/NOS 上的 Snobol-68：一个结构数组，其中包含指向数据及其大小的指针。程序“指针”实际上是数组中项目的索引。对于缓存和预读而言，这是一种特别有效的结构。

有太多可能的变化，任何持久的计划都不应该依赖这些细节。

您可能会考虑编写一个lengthof(ptr) 函数以包含在运行时库中，该函数返回malloc() 请求的字节数，或者可能实际分配的字节数。

【讨论】：

【解决方案2】：

大多数malloc 实现可能都有某种方法来查找指针参数的分配大小。

但是，这样做的方式是实现私有的，并且一些malloc 实现并不总是为每个区域分配前缀标头。

实现malloc 的一个常见技巧是处理不同的分配大小。例如，它可以有不同的处理方式

malloc 两个单词或更少（即 2*sizeof(void*)），因为这种情况非常常见（例如，指针的单链表，如 Lisp 中的 cons 单元格）。
malloc 的小区域，大小小于阈值，通常是页面大小 - 在 Linux 上的 getpagesize(2) 系统调用的意义上，通常为 4kbytes。
malloc 的大区域，大于页面大小

一些实现会考虑实际地址，例如有一个内部区域（页面段）专用于对，另一个分配区域专用于大小为2^n 和3*2^n 的小区域（例如n>2 && n<10），以及实际分配在各自区域中的大对象。然后malloc 实现有一些内部哈希表映射地址（每个低 16 位全为零）到 arenas。

所以你不应该假设每个 malloc-ed 区域之前都有开销。这可能是错误的。如果您需要这样的假设，请使用操作系统调用（例如 Linux 上的 mmap(2)）编写自己的 malloc 等效（或替换）。

【讨论】：