无论 malloc 大小如何，strcpy 都能正常工作？

Question

我目前正在学习 C 编程，由于我是一名 python 程序员，我对 C 的内部工作原理并不完全确定。我只是偶然发现了一件非常奇怪的事情。

void test_realloc(){
  // So this is the original place allocated for my string
  char * curr_token = malloc(2*sizeof(char));

  // This is really weird because I only allocated 2x char size in bytes 
  strcpy(curr_token, "Davi");
  curr_token[4] = 'd';
  // I guess is somehow overwrote data outside the allocated memory?
  // I was hoping this would result in an exception ( I guess not? )      

  printf("Current token > %s\n", curr_token);

  // Looks like it's still printable, wtf???
  char *new_token = realloc(curr_token, 6);
  curr_token = new_token;
  printf("Current token > %s\n", curr_token);
}


int main(){
  test_realloc();
  return 0;
}

所以问题是：为什么我能够在字符串中写入比分配大小更多的字符？我知道我应该自己处理分配的内存，但这是否意味着当我在指定内存之外写入时没有迹象表明有问题？

我想要完成的事情

1. 分配一个 4 字符 (+ null char) 字符串，我将在其中写入我的姓名的 4 个字符
2. 重新分配内存以容纳我名字的最后一个字符

Answer 1

知道我应该自己处理分配的内存，但这是否意味着当我在指定内存之外写入时没有迹象表明有问题？

欢迎来到 C 编程 :)。一般来说，这是正确的：您可能会做错事而不会立即收到这种情况的反馈。在某些情况下，确实，您可能会做错事而永远在运行时发现问题。但是，在其他情况下，您会看到崩溃或其他对您没有意义的行为。

关键词是未定义的行为。如果你继续用 C 语言编程，你应该熟悉这个概念。它的意思就像听起来一样：如果你的程序违反某些规则，则行为是 undefined - 它可能会做你想做的事，它可能会崩溃，它可能会做一些不同的事情。更糟糕的是，它可能大部分做你想做的事，但只是偶尔做一些不同的事情。

正是这种机制让 C 程序变得更快——因为它们在运行时不会做很多你可能习惯于从 Python 中进行的检查——但它也使 C 变得危险。很容易编写不正确的代码而没有意识到；然后稍后在其他地方进行细微的更改，或者使用不同的编译器或操作系统，代码将不再按您想要的方式运行。在某些情况下，这可能会导致安全漏洞，因为不需要的行为可能会被利用。

Answer 2

假设你有一个如下所示的数组。

int arr[5] = {6,7,8,9,10};

从数组的基础看，数组名是一个指向数组基元素的指针。这里，arr 是数组的名称，它是一个指针，指向基元素，即 6。因此，*arr，字面意思是，*(arr+0) 给你 6 作为输出，*(arr+1) 给你7等等。 这里，数组的大小是 5 个整数元素。现在，尝试访问第 10 个元素，尽管数组的大小是 5 个整数。 arr[10]。这不会给你一个错误，而是给你一些垃圾值。由于 arr 只是一个指针，因此取消引用以 arr+0、arr+1、arr+2 等形式完成。同样，您也可以使用基数组指针访问arr+10。 现在，试着用这个例子来理解你的上下文。虽然您只为字符分配了 2 个字节的内存，但您可以使用指针访问超出分配的两个字节的内存。因此，它不会给您带来错误。另一方面，您可以预测机器上的输出。但是不能保证您可以预测另一台机器上的输出（可能是您在机器上分配的内存被零填充，并且可能是那些特定的内存位置第一次被使用！）。在声明中， char *new_token = realloc(curr_token, 6); 请注意，您正在为 curr_token 指向 new_tokenpointer 的指针所指向的 6 字节数据重新分配内存。现在，new_token 的初始大小将是 6 个字节。

Answer 3

通常malloc 的实现方式是分配与段落对齐的内存块（基本对齐），等于 16 个字节。

因此，当您请求分配例如 2 个字节时，malloc 实际上分配了 16 个字节。这允许在调用realloc 时使用相同的内存块。

根据 C 标准（7.22.3 内存管理函数）

1. ...分配成功时返回的指针已适当对齐，因此 可以将它分配给指向任何类型对象的指针 具有基本对齐要求，然后用于访问这样的 分配空间中的对象或此类对象的数组 （直到空间被显式释放）。

但是，您不应依赖此类行为，因为它不规范，因此被视为未定义的行为。

Answer 4

在 C 中不执行自动边界检查。 程序行为是不可预测的。 如果你在为另一个进程保留的内存中写入，你会以一个 Segmentation fault 结束，否则你只会损坏数据，ecc...