为什么动态分配的两个变量的内存位置不连续？

Question

我使用两个变量,其中内存是动态分配的,我打印内存位置,但它们不是连续的.为什么？

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

int main()
{
    int *a = malloc(sizeof(int));
    int *b = malloc(sizeof(int));
    printf("\n a=%p \t b=%p  \n",a,b);
}

我得到的答案(在Linux中)是

第一次:

 a=0x20a0010     b=0x20a0030

第二次:

 a=0x657010      b=0x657030

第3次:

 a=0x139e010     b=0x139e030 

为什么第1次,第2次和第3次的内存位置a和b变量之间的确切差异是什么？

这与分页内存有关吗？

我的处理器是64位.

Answer 1

两个连续分配之间的差距与分页无关.您的分配非常小,以至于它们位于数据段中.libc的内部处理这些-你以外的空间sizeof int字节通常包含指向前一个和下一个数据块分配的大小-毕竟free只会得到一个指针,它需要弄清楚它是多少内存解除分配.

另外,这两个指针都与16字节边界对齐.C11 7.22.3说

指针返回如果分配成功,则适当地对准,使得其可以被分配给一个指针到任何类型的对象与基本对齐要求,然后用于访问这样的对象或在分配的空间这样的对象的阵列(直到空间被明确释放).

因此,即使您将它们用于intC标准,也要求返回的指针对应于任何数据类型 - 在您的实现上是16字节.

但是,如果你分配一个非常大的对象,glibc将使用mmap相反的方式映射整个页面.然后对齐(在我的64位计算机上)恰好是从4K页面开始的16个字节:

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

int main()
{
    int *a = malloc(12345678);
    int *b = malloc(12345678);
    printf("\n a=%p \t b=%p  \n",a,b);
}

什么时候跑

% ./a.out  

 a=0x7fb65e7b7010     b=0x7fb65dbf0010

人们可以看到mmap呼叫strace ./a.out- 有其他系统呼叫

mmap(NULL, 12349440, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7fb65e7b7000
mmap(NULL, 12349440, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7fb65dbf0000

至于为什么地址不断变化,从一个执行到另一个-这是由于地址空间布局随机化,或ASLR -一种安全机制,这使得它更难邪恶饼干可以预见利用不确定的行为在你的代码.

PS如果您确实需要int在连续地址处动态分配空间2 秒,请分配一个数组.

Answer 2

操作系统处理内存分配，并且在动态分配两个连续变量时不能保证该内存是连续的。我还应该提到，这是称为ASLR的防御机制的结果。ASLR 通过在执行过程中随机化进程的位置来防御缓冲区溢出，这可能包括堆栈、堆和库。这就是您注意到这些地址发生变化的原因。按照标准，您只能得到以下保证。

ISO C11 7.22.3.4 Malloc

1)概要

#include <stdlib.h>
void* malloc(size_t size);

2)描述 malloc 函数为大小由 size 指定且值不确定的对象分配空间。

3)返回 malloc 函数返回空指针或指向已分配空间的指针。