C中奇怪的malloc行为

Posted 2023-02-16

【中文标题】C中奇怪的malloc行为

【英文标题】：strange malloc behavior in C

【发布时间】：2009-10-12 12:18:58

【问题描述】：

我正在尝试创建一个具有动态比例的矩阵并对其进行初始化 这是我用来分配内存和初始化的代码：

int **matrix;
//mem allocation
matrix=(int*)malloc(sizeof(int*)*mat_w);
for (i=0;i<mat_w;i++)
    matrix[i]=(int)malloc(sizeof(int)*mat_h);
//init
for (i=0;i<mat_w;i++)
    for (j=0;j<mat_h;j++)
        matrix[i][j]=0;

这个，工作正常，问题是，如果我尝试创建一个 short 类型的矩阵 - 我在 init 第一次通过时遇到分段错误。

这是 C 语言问题还是我做错了什么？

short 类型矩阵的代码：

short **matrix;
//mem allocation
matrix=(short*)malloc(sizeof(short*)*mat_w);
for (i=0;i<mat_w;i++)
    matrix[i]=(short)malloc(sizeof(short)*mat_h);
//init
for (i=0;i<mat_w;i++)
    for (j=0;j<mat_h;j++)
        matrix[i][j]=0;

P.S.：为了代码的清晰，我放弃了安全检查、索引变量和边界声明。

谢谢， 亚历克斯

【问题讨论】：

您是否真的在代码中将返回值从malloc 转换为整数类型（而不是指针）？此外，将代码缩进 4 个空格以将其格式化为代码。

您不想要 matrix=(int*) 或 =(short*) 吗？

啊，我明白了。格式化程序吃了多余的 * 字符。

循环中发生了什么？问题可能是初始化而不是分配。

请发布一个最小的可编译代码。它可以帮助我们帮助您。干杯！

【参考方案1】：

您对malloc() 返回值的强制转换无效。在第一种情况下它们应该是int** 和int*，在第二种情况下应该是short** 和short*。

当您将malloc() 的返回值强制转换为short 时，返回的指针将被截断以适合short 值，然后分配给short* 指针，从而产生指向无效的指针值内存位置。因此，您在尝试访问它时会遇到分段错误。

有了int，你就走运了，因为在你的平台上很可能是sizeof(int)==sizeof(int*)，所以malloc()返回的指针转换为int不会被截断，而且一切都在默默地工作。它很可能会在 64 位平台上以类似的方式崩溃。

应该是：

short **matrix;
matrix=(short**)malloc(sizeof(short*)*mat_w);
for (i=0;i<mat_w;i++)
    matrix[i]=(short*)malloc(sizeof(short)*mat_h); 
for (i=0;i<mat_w;i++)
    for (j=0;j<mat_h;j++)
        matrix[i][j]=0;

如果您的代码是纯 C（不是 C++），则可以省略强制转换，因为在 C 中从 void* 强制转换为任何其他指针类型都是有效的。

short **matrix;
matrix = malloc(sizeof(short*)*mat_w);
for (i=0;i<mat_w;i++)
    matrix[i] = malloc(sizeof(short)*mat_h); 
for (i=0;i<mat_w;i++)
    for (j=0;j<mat_h;j++)
        matrix[i][j]=0;

【讨论】：

在这种情况下，我更喜欢 sizeof() - sizeof(matrix) 和 sizeof(*matrix) 的替代使用在这里会更清楚。

另外，看在 Skeet 的份上，请检查 malloc() 没有返回 NULL

【参考方案2】：

您使用的是什么编译器，它不会对所有这些明显的错误大喊大叫？

gcc -Wall 使用此代码生成了 5 条警告消息。

#include <stdlib.h>

int main ()

    int mat_w = 99;
    int mat_h = 666;
    int i;
    int j;

    int **imatrix;
    short **smatrix;
    //mem allocation
    imatrix=(int*)malloc(sizeof(int*)*mat_w);
    for (i=0;i<mat_w;i++)
    imatrix[i]=(int)malloc(sizeof(int)*mat_h);
    //init
    for (i=0;i<mat_w;i++)
    for (j=0;j<mat_h;j++)
        imatrix[i][j]=0;

    //mem allocation
    smatrix=(short*)malloc(sizeof(short*)*mat_w);
    for (i=0;i<mat_w;i++)
    smatrix[i]=(short)malloc(sizeof(short)*mat_h);
    //init
    for (i=0;i<mat_w;i++)
    for (j=0;j<mat_h;j++)
        smatrix[i][j]=0;
    return 0;

给我

malloc.c: In function 'main':
malloc.c:13: warning: assignment from incompatible pointer type
malloc.c:15: warning: assignment makes pointer from integer without a cast
malloc.c:22: warning: assignment from incompatible pointer type
malloc.c:24: warning: cast from pointer to integer of different size
malloc.c:24: warning: assignment makes pointer from integer without a cast

【参考方案3】：

你必须从这个错误中吸取教训。它说如下：永远不要转换“malloc”的结果。

此外，这是一个更大的良好实践准则的一部分，最好尽可能遵循：永远不要在代码中提及类型名称，除非在声明中。

这就是你的代码从一开始就应该是这样的

  int **matrix;

  matrix = malloc(mat_w * sizeof *matrix);
  for (i = 0; i < mat_w; i++)
    matrix[i] = malloc(mat_h * sizeof *matrix[i]);

  for (i = 0; i < mat_w; i++)
    for (j = 0; j < mat_h; j++)
      matrix[i][j] = 0;

注意，为了在这个版本中从“int”切换到“short”，您只需要更改“matrix”的声明即可。

（当然，这段代码还有很多可以改进的地方，但我只是想解决错误的直接原因。）

【参考方案4】：

您正在将您的 int** 转换为 int* malloc 的返回值（简称相同）。 malloc 应该这样使用：

matrix = (int**)malloc(sizeof(int*) * mat_w);

或

matrix = (short**)malloc(sizeof(short*) * mat_w);

矩阵内的每个分配都相同：

matrix[i] = (int*)malloc(sizeof(int) * mat_h);

或

matrix[i] = (short*)malloc(sizeof(short) * mat_h);

【参考方案5】：

是的，你做错了什么。

 int *matrix;

表示matrix 是一个整数数组。如果你希望它是一个整数数组，你应该像这样声明它：

 int **matrix;
 //mem allocation
 matrix=(int**)malloc(sizeof(int*)*mat_w);
 for (i=0; i<mat_w; i++)
     matrix[i]=(int*)malloc(sizeof(int)*mat_h);
 //init
 for (i=0; i<mat_w; i++)
     for (j=0; j<mat_h; j++)
         matrix[i][j]=0; 

当然，如果你事先知道矩阵的维数，就这样做吧：

int matrix[mat_w][mat_h];
 //init
 for (i=0; i<mat_w; i++)
     for (j=0; j<mat_h; j++)
         matrix[i][j]=0; 

【讨论】：

+1，关于第二个例子的说明，这里矩阵存储在堆栈上，有时如果矩阵足够大，编译器会拒绝在堆栈上创建它，并且有必要在堆上分配它。

【参考方案6】：

sizeof(int) 等于特定系统的总线宽度。您正在尝试将 32 位（或 64，具体取决于您的平台）地址值放入 16 位分配的内存中。

查看 Checkers 帖子中的第二个示例。这是正确且可取的内存分配方式。