为什么当我使用 `malloc()` 时数据模式会出现在内存中？

Question

我有一个简单的代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void){
  char *str = (char *) malloc(4*sizeof(char));
  int i;
  for(i = 0; i < 64; i ++)
    printf("%d, %ld, %d, %c\n", i, (long) &(str[i]), (int) str[i], str[i]);
  return 0;
}

我使用malloc() 为str 分配了一个内存，可以在str[0], ..., str[3] 中保存4 个字母。我知道malloc() 不会初始化它的内存，而calloc() 会。

此程序按顺序打印str[i] 和i，str[i] 地址，str[i] 值，str[i] 字母。 （我使用的是 64 位的 Ubuntu，因此地址是 long 类型。）

正如预期的那样，每次运行程序时地址都完全不同。但是我想知道为什么str[24]、str[25]和str[26]分别是-31、15、2，而其他值都是0，如下所示：

（请注意，没有选项 -O0 会给出相同的结果。）

内存如何具有相同的序列 (0,0,...,0,-31,15,2,0,0,...)，即使只分配了该序列中的前四个 0 而其他的都已分配照顾？

Answer 1

正如您刚刚指出的，malloc() 不会初始化内存（顺便说一下，即使它会，从 str[4*sizeof(char)] 开始它也不会被初始化，因为它已经超出范围 em>）。

这意味着您打印出之前位于此内存位置的数据。这是未定义的行为，因此严格不可预测。

您看到相同的值这一事实可能是巧合。但是，如果可重复并且始终具有相同的值，则它很可能会跟踪操作系统和标准库在将控制权交给您的 main() 之前为初始化您的进程环境所做的事情。

有一个关于堆栈上未初始化变量的related SO question。统一化数据访问剩余值的原则在这里是相似的，只是它在堆上。

这是一个实验：一个小程序，试图向您展示可能发生的事情（注意：它取决于实现）：

int main() {
    int i; 
                                  // first part ================
    char *p=(char*)malloc(100);   // allocate a region in memory
    for (i=0; i<100; i++)         // initialize it to 0 
        p[i]=0; 
    strcpy (p+10, "Christophe");  // put some value womewhere in the middle
    free(p);                      // release memory 

                                  // second part ============
    char *q= (char*)malloc(100);  // innocently allocate new memory
                                  // and display its content
    printf ("%ld==%ld ? %c%c%c\n", (long) p, (long)q, q[10],q[11], q[12]); 

    return 0;
}

所以你可以想象，这段代码的第一部分可以在标准库的初始化过程中运行（可能在程序启动时，或者你第一次调用malloc()）。

这里是a live demo 的代码。