访问特定指针时出现分段错误

Question

我正尝试在 C 中为一个项目编写我自己的 malloc 和 free。在大多数情况下，一切都很好，但我无法解决它给我的一个奇怪的分段错误。我以简化形式重现了给出错误的代码：

#include <stdio.h>

#define MEMORY_SIZE 4096
static char memory[MEMORY_SIZE];

typedef struct metaData{
    unsigned short isFree; //1 if free, 0 if allocated
    unsigned short size;
} metaData;

int main(){
    metaData *head = (metaData *) memory;
    printf("%d\n", (head+2031)->size);
    printf("%d\n", (head+2032)->size);
    puts("Segmentation up here???");

    return 0;
}

memory 是一个大小为 4096 的静态字符数组。第一个 printf 打印出 0。但下一个 printf 是一个段错误。我能够在 head+2032 之前的每个指针处操作 metaData 结构。有人知道为什么吗？

Answer 1

C 中的指针运算以 pointed-to 类型的大小的基本单位执行。您的 head 是指向 metaData 结构的指针，其大小为 2 × sizeof(unsigned short)。假设（很可能，但不确定）unsigned short 在您的平台上的大小为 2 个字节，那么“基本单位”将为 4 个字节。

因此，当进行 head + 2031 计算时，4 × 2031 的值（即 8124）将被添加到 head 中的地址以给出该表达式的结果.因此，使用以下 ->size 运算符，您试图从 memory 数组的开头位置引用 8,126 字节 ¹ 的内存——但是数组被声明为只有 4096 字节（sizeof(char) 根据定义是 1 个字节）。

访问超出数组声明大小的内存是未定义行为 (UB)；一旦你调用了这样的 UB（就像你在 both printf 调用中所做的那样），许多不同的事情就会发生，并且以不可预测的方式发生。 “分段错误”（尝试读取或写入您的程序无权访问的内存）是 UB 的一种可能表现形式。（另一种可能的表现是没有报错，程序看起来正常运行，在很多人看来，这是最糟糕的一种！）

¹ 8,124 字节将是潜在 pointed-to meteData 结构开始的偏移量；因为 size 前面有另一个 unsigned short 成员，那么将添加另外两个字节。

访问特定指针时出现分段错误

Segmentation fault when accessing specific pointer

c

malloc

pointers

segmentation-fault