面试官问:malloc(0)时程序会返回什么?

混说Linux 2023-03-02 11:32

点击上方蓝色“混说Linux”,选择“设为星标

第一时间看干货文章




 1
今天跟大家找了篇文章,主要是一个面试中的有趣问题,其实有些问题在开发中没有遇到过会很难回答出来,如果在面试过程中回答正确,皆大欢喜,拿到offer的概率更大;回答不出来也不要信口开河,面试官主要看的是你对待问题的态度~
正文:
故事要从前两天交流群中一位同学提到的这个问题开始
这个问题看起来十分刁钻,不过稍有常识的人都知道,制定 C 标准的那帮语言律师也不是吃白饭的,对这种奇奇怪怪的问题一定会有定义。翻阅C17 标准 草案 N2176,在 7.22.3 节里,有如下说法:
The order and contiguity of storage allocated by successive calls to the aligned_alloc, calloc, malloc, and realloc functions is unspecified. The pointer returned if the allocation succeeds is suitably aligned so that it may be assigned to a pointer to any type of object with a fundamental alignment requirement and then used to access such an object or an array of such objects in the space allocated (until the space is explicitly deallocated). The lifetime of an allocated object extends from the allocation until the deallocation. Each such allocation shall yield a pointer to an object disjoint from any other object. The pointer returned points to the start (lowest byte address) of the allocated space. If the space cannot be allocated, a null pointer is returned. If the size of the space requested is zero, the behavior is implementation-defined: either a null pointer is returned to indicate an error, or the behavior is as if the size were some nonzero value, except that the returned pointer shall not be used to access an object.
在这里,标准委员会明确规定了:当 malloc 接到的参数为 0 时,其行为是由实现定义的(implementation-defined)。
由实现定义的行为这个词就提醒我们,在实际编程时如果要考虑到程序在多个运行环境下进行运行时,不能对 malloc 返回的数值进行任何假设。
换言之,没事儿不要吃饱了撑的在实际编程中写下 malloc(0) 这种天怒人怨的代码。
但是,这个无意义的问题吸引了我的兴趣。因此我开始查阅 glibc 的源代码,依此了解在 glibc 下,malloc(0) 的行为。在 glibc2.27/malloc/malloc.c 中,有如下注释:
/*
  malloc(size_t n)
  Returns a pointer to a newly allocated chunk of at least n bytes, or null
  if no space is available. Additionally, on failure, errno is
  set to ENOMEM on ANSI C systems.

  If n is zero, malloc returns a minumum-sized chunk. (The minimum
  size is 16 bytes on most 32bit systems, and 24 or 32 bytes on 64bit
  systems.)  On most systems, size_t is an unsigned type, so calls
  with negative arguments are interpreted as requests for huge amounts
  of space, which will often fail. The maximum supported value of n
  differs across systems, but is in all cases less than the maximum
  representable value of a size_t.
*/
注释已经说的很清楚了,当我们执行 malloc(0) 时,我们实际会拿到一个指向一小块内存的指针,这个指针指向的(分配给我们的)内存的大小是由机器决定的
细读代码,可以发现,将读入的内存大小进行转换是由宏 checked_request2size 实现的。
相关的宏定义如下:
/* pad request bytes into a usable size -- internal version */
#define request2size(req)                                         \
  (((req) + SIZE_SZ + MALLOC_ALIGN_MASK < MINSIZE)  ?             \
   MINSIZE :                                                      \
   ((req) + SIZE_SZ + MALLOC_ALIGN_MASK) & ~MALLOC_ALIGN_MASK)


/* Same, except also perform an argument and result check.  First, we check
   that the padding done by request2size didn't result in an integer
   overflow.  Then we check (using REQUEST_OUT_OF_RANGE) that the resulting
   size isn't so large that a later alignment would lead to another integer
   overflow.  */


#define checked_request2size(req, sz) \
({        \
  (sz) = request2size (req);     \
  if (((sz) < (req))      \
      || REQUEST_OUT_OF_RANGE (sz)) \
    {        \
      __set_errno (ENOMEM);     \
      return 0;       \
    }        \
})

也就是说,我们能申请到的数值最小为 MINSIZE ,这个 MINSIZE 的相关定义如下:
/* The smallest possible chunk */
#define MIN_CHUNK_SIZE        (offsetof(struct malloc_chunk, fd_nextsize))
/* The smallest size we can malloc is an aligned minimal chunk */
#define MINSIZE  \
  (unsigned long)(((MIN_CHUNK_SIZE+MALLOC_ALIGN_MASK) & ~MALLOC_ALIGN_MASK))/* The corresponding bit mask value.  */

#define MALLOC_ALIGN_MASK (MALLOC_ALIGNMENT - 1)
/* MALLOC_ALIGNMENT is the minimum alignment for malloc'ed chunks.  It
   must be a power of two at least 2 * SIZE_SZ, even on machines for
   which smaller alignments would suffice. It may be defined as larger
   than this though. Note however that code and data structures are
   optimized for the case of 8-byte alignment.  */

#define MALLOC_ALIGNMENT (2 * SIZE_SZ < __alignof__ (long double) \
     ? __alignof__ (long double) : 2 * SIZE_SZ)


#ifndef INTERNAL_SIZE_T
define INTERNAL_SIZE_T size_t
#endif

/* The corresponding word size.  */
#define SIZE_SZ (sizeof (INTERNAL_SIZE_T))

/*
  This struct declaration is misleading (but accurate and necessary).
  It declares a "view" into memory allowing access to necessary
  fields at known offsets from a given base. See explanation below.
*/


struct malloc_chunk {

  INTERNAL_SIZE_T      mchunk_prev_size;  /* Size of previous chunk (if free).  */
  INTERNAL_SIZE_T      mchunk_size;       /* Size in bytes, including overhead. */

  struct malloc_chunkfd;         /* double links -- used only if free. */
  struct malloc_chunkbk;

  /* Only used for large blocks: pointer to next larger size.  */
  struct malloc_chunkfd_nextsize; /* double links -- used only if free. */
  struct malloc_chunkbk_nextsize;
};

// GCC 提供
/* Offset of member MEMBER in a struct of type TYPE. */
#define offsetof(TYPE, MEMBER) __builtin_offsetof (TYPE, MEMBER)

至此,我们就可以根据这些计算出使用 glibc 在我们的电脑上运行时 malloc 出的最小空间的大小了。计算完后,还可以根据 malloc_usable_size 判断自己的计算是否正确,样例代码如下:
#include 
#include 
int main(void) {
    char *p = malloc(0);
    printf("Address: 0x%x.\nLength: %ld.\n",p,malloc_usable_size(p));
    return 0;
}
该样例在我电脑内输出的结果为 24。
因此,我们知道了,在 glibc 下,执行 malloc 会得到一个指向分配给我们的大小为 24 字节的内存空间的指针。
但这只是在 glibc 下的结果,在其他 C 标准库实现内,可能你会得到一个空指针。因为标准中提到了,对于 malloc(0) 这种故意挑事的代码,实现时可以返回一个空指针作为回礼。
来源:https://zhuanlan.zhihu.com/p/40490357
本文系网络转载,版权归原作者所有,如有侵权,请联系删除。




往期推荐

嵌入式开发到底有没有中年危机?

一张图了解嵌入式系统启动流程

再见了,华为!活命要紧 ~

嵌入式开发做底层好还是应用层好?

混说Linux 百度研发工程师,分享Linux干货,和大家一起学习!
评论
  • 高速先生成员--黄刚这不马上就要过年了嘛,高速先生就不打算给大家上难度了,整一篇简单但很实用的文章给大伙瞧瞧好了。相信这个标题一出来,尤其对于PCB设计工程师来说,心就立马凉了半截。他们辛辛苦苦进行PCB的过孔设计,高速先生居然说设计多大的过孔他们不关心!另外估计这时候就跳出很多“挑刺”的粉丝了哈,因为翻看很多以往的文章,高速先生都表达了过孔孔径对高速性能的影响是很大的哦!咋滴,今天居然说孔径不关心了?别,别急哈,听高速先生在这篇文章中娓娓道来。首先还是要对各位设计工程师的设计表示肯定,毕竟像我
    一博科技 2025-01-21 16:17 102浏览
  • 日前,商务部等部门办公厅印发《手机、平板、智能手表(手环)购新补贴实施方案》明确,个人消费者购买手机、平板、智能手表(手环)3类数码产品(单件销售价格不超过6000元),可享受购新补贴。每人每类可补贴1件,每件补贴比例为减去生产、流通环节及移动运营商所有优惠后最终销售价格的15%,每件最高不超过500元。目前,京东已经做好了承接手机、平板等数码产品国补优惠的落地准备工作,未来随着各省市关于手机、平板等品类的国补开启,京东将第一时间率先上线,满足消费者的换新升级需求。为保障国补的真实有效发放,基于
    华尔街科技眼 2025-01-17 10:44 221浏览
  • 2024年是很平淡的一年,能保住饭碗就是万幸了,公司业绩不好,跳槽又不敢跳,还有一个原因就是老板对我们这些员工还是很好的,碍于人情也不能在公司困难时去雪上加霜。在工作其间遇到的大问题没有,小问题还是有不少,这里就举一两个来说一下。第一个就是,先看下下面的这个封装,你能猜出它的引脚间距是多少吗?这种排线座比较常规的是0.6mm间距(即排线是0.3mm间距)的,而这个规格也是我们用得最多的,所以我们按惯性思维来看的话,就会认为这个座子就是0.6mm间距的,这样往往就不会去细看规格书了,所以这次的运气
    wuliangu 2025-01-21 00:15 188浏览
  •  光伏及击穿,都可视之为 复合的逆过程,但是,复合、光伏与击穿,不单是进程的方向相反,偏置状态也不一样,复合的工况,是正偏,光伏是零偏,击穿与漂移则是反偏,光伏的能源是外来的,而击穿消耗的是结区自身和电源的能量,漂移的载流子是 客席载流子,须借外延层才能引入,客席载流子 不受反偏PN结的空乏区阻碍,能漂不能漂,只取决于反偏PN结是否处于外延层的「射程」范围,而穿通的成因,则是因耗尽层的过度扩张,致使跟 端子、外延层或其他空乏区 碰触,当耗尽层融通,耐压 (反向阻断能力) 即告彻底丧失,
    MrCU204 2025-01-17 11:30 182浏览
  •     IPC-2581是基于ODB++标准、结合PCB行业特点而指定的PCB加工文件规范。    IPC-2581旨在替代CAM350格式,成为PCB加工行业的新的工业规范。    有一些免费软件,可以查看(不可修改)IPC-2581数据文件。这些软件典型用途是工艺校核。    1. Vu2581        出品:Downstream     
    电子知识打边炉 2025-01-22 11:12 55浏览
  • 现在为止,我们已经完成了Purple Pi OH主板的串口调试和部分配件的连接,接下来,让我们趁热打铁,完成剩余配件的连接!注:配件连接前请断开主板所有供电,避免敏感电路损坏!1.1 耳机接口主板有一路OTMP 标准四节耳机座J6,具备进行音频输出及录音功能,接入耳机后声音将优先从耳机输出,如下图所示:1.21.2 相机接口MIPI CSI 接口如上图所示,支持OV5648 和OV8858 摄像头模组。接入摄像头模组后,使用系统相机软件打开相机拍照和录像,如下图所示:1.3 以太网接口主板有一路
    Industio_触觉智能 2025-01-20 11:04 153浏览
  • 本文介绍瑞芯微开发板/主板Android配置APK默认开启性能模式方法,开启性能模式后,APK的CPU使用优先级会有所提高。触觉智能RK3562开发板演示,搭载4核A53处理器,主频高达2.0GHz;内置独立1Tops算力NPU,可应用于物联网网关、平板电脑、智能家居、教育电子、工业显示与控制等行业。源码修改修改源码根目录下文件device/rockchip/rk3562/package_performance.xml并添加以下内容,注意"+"号为添加内容,"com.tencent.mm"为AP
    Industio_触觉智能 2025-01-17 14:09 164浏览
  •  万万没想到!科幻电影中的人形机器人,正在一步步走进我们人类的日常生活中来了。1月17日,乐聚将第100台全尺寸人形机器人交付北汽越野车,再次吹响了人形机器人疯狂进厂打工的号角。无独有尔,银河通用机器人作为一家成立不到两年时间的创业公司,在短短一年多时间内推出革命性的第一代产品Galbot G1,这是一款轮式、双臂、身体可折叠的人形机器人,得到了美团战投、经纬创投、IDG资本等众多投资方的认可。作为一家成立仅仅只有两年多时间的企业,智元机器人也把机器人从梦想带进了现实。2024年8月1
    刘旷 2025-01-21 11:15 444浏览
  • Ubuntu20.04默认情况下为root账号自动登录,本文介绍如何取消root账号自动登录,改为通过输入账号密码登录,使用触觉智能EVB3568鸿蒙开发板演示,搭载瑞芯微RK3568,四核A55处理器,主频2.0Ghz,1T算力NPU;支持OpenHarmony5.0及Linux、Android等操作系统,接口丰富,开发评估快人一步!添加新账号1、使用adduser命令来添加新用户,用户名以industio为例,系统会提示设置密码以及其他信息,您可以根据需要填写或跳过,命令如下:root@id
    Industio_触觉智能 2025-01-17 14:14 122浏览
  • 数字隔离芯片是一种实现电气隔离功能的集成电路,在工业自动化、汽车电子、光伏储能与电力通信等领域的电气系统中发挥着至关重要的作用。其不仅可令高、低压系统之间相互独立,提高低压系统的抗干扰能力,同时还可确保高、低压系统之间的安全交互,使系统稳定工作,并避免操作者遭受来自高压系统的电击伤害。典型数字隔离芯片的简化原理图值得一提的是,数字隔离芯片历经多年发展,其应用范围已十分广泛,凡涉及到在高、低压系统之间进行信号传输的场景中基本都需要应用到此种芯片。那么,电气工程师在进行电路设计时到底该如何评估选择一
    华普微HOPERF 2025-01-20 16:50 73浏览
  • 临近春节,各方社交及应酬也变得多起来了,甚至一月份就排满了各式约见。有的是关系好的专业朋友的周末“恳谈会”,基本是关于2025年经济预判的话题,以及如何稳定工作等话题;但更多的预约是来自几个客户老板及副总裁们的见面,他们为今年的经济预判与企业发展焦虑而来。在聊天过程中,我发现今年的聊天有个很有意思的“点”,挺多人尤其关心我到底是怎么成长成现在的多领域风格的,还能掌握一些经济趋势的分析能力,到底学过哪些专业、在企业管过哪些具体事情?单单就这个一个月内,我就重复了数次“为什么”,再辅以我上次写的:《
    牛言喵语 2025-01-22 17:10 46浏览
  • 嘿,咱来聊聊RISC-V MCU技术哈。 这RISC-V MCU技术呢,简单来说就是基于一个叫RISC-V的指令集架构做出的微控制器技术。RISC-V这个啊,2010年的时候,是加州大学伯克利分校的研究团队弄出来的,目的就是想搞个新的、开放的指令集架构,能跟上现代计算的需要。到了2015年,专门成立了个RISC-V基金会,让这个架构更标准,也更好地推广开了。这几年啊,这个RISC-V的生态系统发展得可快了,好多公司和机构都加入了RISC-V International,还推出了不少RISC-V
    丙丁先生 2025-01-21 12:10 118浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦