使用 malloc 进行堆内存探索答案

【问题标题】：Heap memory exploration with malloc使用 malloc 进行堆内存探索
【发布时间】：2016-07-18 18:25:48
【问题描述】：

我编写了一个输入 3 个数字的程序：

1. malloc() 在堆中分配的内存大小
1. 两个int值

如果q 是一个unsigned char 指针，它会将q[i]=b 从q[min] 传递到q[max]。

我认为堆是按页划分的，第一次调用malloc() 会给出一个指向我的进程页的第一个字节的指针。那么为什么如果尝试获取q[-1] 我的进程没有被杀死呢？

然后我尝试了另一个指针p，我注意到两个指针之间有32字节的距离，为什么它们不相邻？

我注意到的最后一件事是p[-8]=q[-40(-32-8)] 和q[-8] 都有数字33 00100001（所有其他字节都设置为0），这意味着什么？

谢谢！

【问题讨论】：

思考未定义行为的含义。请指出标准中需要特定动态内存分配方案的部分。甚至不需要基于堆的机制。

标签： c malloc heap-memory

【解决方案1】：

我认为堆是按页面划分的，并且第一次调用 malloc 会给出一个指向我的进程页面的第一个字节的指针。那么为什么如果尝试获取 q[-1] 我的进程没有被杀死呢？

很可能是因为您的malloc 实现在那里存储了一些东西。可能是块的大小。

然后我尝试了另一个指针p，我注意到两个指针之间有32字节的距离，为什么它们不相邻？

同样的原因。您的实现可能将块的大小存储在块中它返回的地址之前。

我注意到的最后一件事是 p[-8]=q[-40(-32-8)] 和 q[-8] 都有数字 33 (00100001)，这意味着什么？

这可能对您的malloc 实现有意义。但是如果不查看实现，您无法真正分辨出什么。

【讨论】：

我用这个版本的gcc gcc (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.1) 5.4.0 20160609
我可以去 q[-50] 甚至更多，并且进程不会被杀死
@sworwitz 实现可能会分配大块，将它们拆分，然后首先给出最后一个块。除了查看实现之外，真的没有办法确定。

【解决方案2】：

标准库在调用 main 之前使用堆，因此您所做的任何事情都不会在干净的堆上。
堆实现通常在分配开始时使用大约 2 个指针，总大小通常与 2 个指针对齐。
堆实现通常在每次系统分配开始时使用大量字节，有时可能接近页面大小。
堆分配在比页面大得多的块中，在 Windows 上至少有 16 个页面。
堆可以与其他分配相邻，在 Linux 上，它出现在主可执行文件之后，因此下溢不会崩溃。

【讨论】：