关于malloc(0)的问题

本文探讨了malloc(0)在C语言中的行为及其在操作系统内存管理中的实现原理。通过一个面试题实例,揭示了当请求分配0字节内存时,malloc函数的实际行为,并解释了这种情况下可能出现的现象。

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ANSI C的,如果认为malloc(0)是语法错误的话,下面我写的就不用看了。
下面进入正题,关于malloc(0)这个问题,我在网上看到有个面试题好像就是问这个的,原题好像是:
char *ptr; 
if ((ptr = (char *)malloc(0)) == NULL) 
puts("Got a null pointer"); 
else 
puts("Got a valid pointer"); 


memcpy(ptr,"hello",strlen("hello"));
printf("ptr putout = %s \r\n",ptr);
free(ptr);
printf("ptr putout = %s \r\n",ptr);
该代码的输出是“Got a valid pointer”,不信的可以尝试下!只给出答案,但没给出具体的原理解答。


这段代码我在wince下验证了,输出的是:

“Got a valid pointer”

“ptr putout = hello“

”ptr putout = hello”

不知为何?

下面我说一下关于这个题目的尝试情况:
正常在指针的引用时候,如果定义char *str = NULL;后如果不对其进行malloc的话,执行memcpy(str,"hello",strlen("hello"))是会出现错误的,而且malloc的空间必须要大于等于strlen("hello")。正常的malloc一个大于0的长度,会在堆区分配一段空间来供程序员使用,memcpy等等。理论上来说如果想要赋值一个字符串到目标指针执行的空间,这个指针指向的空间必须有足够的“大小”来存储。按照malloc(a)函数的说明,malloc错误会返回一个NULL指针,如果执行成功会返回一个大小为a的空间,malloc(0)如果可以成功执行,则应该在堆区分配一个大小为0的空间,但我尝试往这个空间赋值,会发现无论你要复制的字符串有多长都可以复制进去,和正常的malloc(strlne(str))这样不同的是这个空间无法通过free来释放掉,free(str)就会报错。


基本情况就是这样,我想知道啊这个空间具体是什么位置的,为什么没有大小限制可以往里面无限赋值,这里有没有人研究过这问题,一起来讨论下!


满意答案 好评率:83%

首先来解释malloc(0)的问题,这个语法是对的,而且确实也分配了内存,但是内存空间是0,就是说返回给你的指针是不能用的,感觉奇怪吧?但是从操作系统的原理来解释就不奇怪了,这要涉及操作系统维护内存的方法来说了,在内存管理中,内存被分为2部分,栈和堆,栈有自己的机器指令,是一个先进后出的数据结构,我就在这里不再过多解释了,malloc分配的内存是堆内存,由于堆没有自己的机器指令,所以要有系统自己编写算法来管理这片内存,通常的做法是用链表,在每片被分配的内存前加个表头,里面存储了被分配内存的起始地址和大小,你的malloc返回的就是表头里的起始指针,这个地址是由一系列的算法得来了,通常不会为0,一旦分配成功,就返回一个有效的指针,对于分配0空间来说,算法已经算出可用内存的起始地址,但是你占用0空间,所以对那个指针操作就是错误的,操作系统一般不知道其终止地址,因为有占用大小就可以推出终止地址,还有就是即使分配0空间也要释放它,其实是释放的链表结点

还有,返回的指针是可用地址的起始地址,虽然你可以无限赋值,但是其实是错误的,因为可能有其他有用的数据在那一片区域,如果指针越界就会出现意想不到的事情,不懂的再问


文章转自:

http://wenwen.soso.com/z/q179442892.htm


### C语言中的`malloc`内存分配与对齐 在C语言中,动态内存分配函数如`malloc()`会按照系统的默认设置来进行内存对齐处理。这意味着当调用`malloc(size)`时,所获得的指针指向一块已经经过适当调整后的地址,使得这块内存在被不同类型的对象占用时都能满足其对应的对齐需求[^3]。 #### 内存对齐的原因 由于现代计算机体系结构的特点,CPU并不是逐字节地访问内存而是按块读写。如果数据未正确对齐,则可能导致额外的时间开销用于跨越边界获取完整的数据项。因此,通过确保数据存储位置符合特定模式——即让每种类型的数据位于适合它大小的位置上——可以显著提升程序执行效率并减少错误发生几率[^4]。 #### `malloc`实现内部自动处理对齐 大多数情况下开发者无需担心具体的细节因为标准库已内置了合理的算法来保证新分配出来的区域总是适当地排列好以适应各种用途: - **单个元素**:对于简单变量而言,只要求它们各自的首地址能够成为自身尺寸大小的一个整数倍即可; - **复杂结构体成员之间**:针对含有多个字段的对象来说,除了考虑各个组成部分间的相对位移外还要兼顾整个实体最终占据的空间也要是对某个固定数值(通常是8或16)的最大公约数之整数倍。 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 定义一个简单的结构体作为例子展示 typedef struct { char c; // 占用1字节 int i; // 占用4字节,在某些平台上可能是8字节 } MyStruct; int main() { size_t size = sizeof(MyStruct); printf("Size of MyStruct is %zu bytes\n", size); void *ptr = malloc(size); if (ptr != NULL) { free(ptr); } return 0; } ``` 这段代码展示了定义了一个包含字符和整型成员的结构体,并请求了一块刚好容纳这样一个实例所需的堆空间。注意这里并没有显式指定任何特殊的对齐参数,默认情况下编译器会选择最优方案。 #### 常见问题及其解决方案 有时可能会遇到一些特殊情况需要手动干预才能达到预期效果: - 如果应用程序频繁创建大量小型对象而造成过多碎片化现象影响性能的话,可以通过自定义池管理技术或者选用更合适的第三方工具包解决问题。 - 当跨平台移植过程中发现原有设计不再适用当前环境所提供的硬件特性时,应该查阅目标架构文档了解具体要求并通过条件编译等方式灵活调整源码逻辑使之兼容多版本运行时状态[^5]。
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