为什么当我使用 malloc() 时数据模式出现在内存中？

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()分配了一个内存到str中，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、[=16= 的地址]、[=16= 的值]、str[i] 的字母。（我使用 64 位 Ubuntu，因此地址是 long 类型。）

正如预期的那样，我每次运行程序的地址都大不相同。但是我想知道为什么str[24]、str[25]和str[26]分别是-31、15、2，其他值都是0，如下所示：

（注意没有选项 -O0 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 和其他生病了吗？

Answer 1

正如您刚刚指出的那样，malloc() 不会初始化内存（ 顺便说一句，即使会，从 str[4*sizeof(char)] 开始也不会初始化因为它已经超出范围)。

这意味着您打印出之前位于该内存位置的数据。这是一种未定义的行为，非常难以预测。

您看到相同的值，这可能是巧合。但是，如果可重复，并且始终具有相同的值，它很可能会跟踪 OS 和标准库在将控制权交给 main() 之前初始化进程环境的方式。

有一个related SO question关于堆栈上未初始化的变量。单元化数据访问剩余值的原理在这里是相似的，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;
}

所以你可以想象像这段代码的第一部分这样的东西可能是运行在标准库的初始化序列中（可能是在程序启动时，或者你第一次调用 malloc()).

这里是这段代码的a live demo。

为什么当我使用 malloc() 时数据模式出现在内存中？

Why the pattern of data appears in memory when I use `malloc()`?

c

memory

malloc