Dlaczego lokalizacje w pamięci dla dwóch zmiennych, które są przydzielane dynamicznie, nie są następujące po sobie?

Question

Używam dwóch zmiennych, w których pamięć jest przydzielana dynamicznie, a ja drukuję lokalizacje w pamięci, ale nie są one kolejne. Czemu?

#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); 
} 

Odpowiedzi I Get (w systemie Linux) są

1. Czas:

a=0x20a0010  b=0x20a0030 

2nd time:

a=0x657010  b=0x657030 

3 raz:

a=0x139e010  b=0x139e030 

Dlaczego dokładna różnica między lokalizacjami pamięci zmiennych a i b jest taka sama jak w 1., 2. i 3. czasie?

Czy jest to związane z pamięcią stronicowania?

Mój procesor ma 64 bity.

Answer 1

System operacyjny obsługuje przydzielanie pamięci i nie ma gwarancji, że ta pamięć będzie ciągła przy dynamicznym przydzielaniu dwóch kolejnych zmiennych. Powinienem też wspomnieć, że jest to wynik mechanizmu obronnego znanego jako ASLR. ASLR chroni przed przepełnieniami bufora, losowo lokalizując proces podczas jego wykonywania, może to być stack, heap, and libraries. Dlatego zauważysz, że zmieniają się te adresy. Standardowo masz zagwarantowane tylko następujące.

ISO C11 7.22.3.4 Malloc

1) Streszczenie

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

2) Opis funkcja malloc alokację pamięci dla obiektu, którego wielkość jest określona według wielkości i którego wartość jest nieokreślona.

3) Powrót Funkcja malloc zwraca wskaźnik zerowy lub wskaźnik do przydzielonego miejsca.

Answer 2

Jeśli chcesz przydzielić pamięć alokującą wewnątrz i unique_ptr o rozmiarze dwóch tablic, i wskaż wskaźniki na końcu, a środek wskaźnika otrzymasz od unikalnego wskaźnika. Pamiętaj tylko, aby nie usuwać wskaźników aib.

std::unique_ptr<int> a(new int[na+nb]) 
int * aptr = a.get(); 
Int * bptr = a.get() + na; 

Answer 3

Różnica między dwiema kolejnymi alokacjami nie jest powiązana z przywołaniem. Twoje przydziały są tak małe, że znajdują się w segmencie danych. Libc obsługuje je wewnętrznie - przestrzeń poza swoimi bajtami sizeof int zawiera na ogół wskaźniki do poprzedniego i następnego bloku danych oraz wielkość alokacji - w końcu po prostu free dostanie wskaźnik i będzie musiała dowiedzieć się, ile pamięci ma do zwolnić.

Dodatkowo oba te wskaźniki są wyrównane do granicy 16-bajtowej. C11 7.22.3 mówi, że

Wskaźnik zwrócony jeśli przydział udaje się odpowiednio dostosowane tak, że może on być przyporządkowany do wskaźnik dla każdego rodzaju obiektu z podstawowym wymogiem wyrównania i umożliwia dostęp do takiego obiektu lub tablicę takich obiektów w przydzielonej przestrzeni (do momentu, gdy przestrzeń zostanie jawnie zwolniona).

Zatem nawet jeśli używasz ich do int średnia C wymaga, aby wskaźnik wrócił być dostosowane do każdego rodzaju danych - co na wdrożenie jest 16 bajtów.

Jeśli jednak przydzielisz obiekt, który jest bardzo duży, glibc zamapuje całe strony, używając zamiast tego mmap. Wtedy zdecydował (na moim 64-bitowa) wynosi dokładnie 16 bajtów od początku strony 4K:

#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); 
} 

po uruchomieniu

% ./a.out 

a=0x7fb65e7b7010  b=0x7fb65dbf0010 

można zobaczyć mmap połączeń z strace ./a.out - tam wśród inny system nazywa istnieją

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 

---

Jak, dlaczego ciągle się zmienia adresy od jednej egzekucji do drugiej - jest to spowodowane address space layout randomization, or ASLR - mechanizmem bezpieczeństwa, który utrudnia złośliwym crackerom przewidywalne wykorzystanie niezdefiniowanego zachowania w kodzie.

---

P.S. Jeśli naprawdę potrzebujesz dynamicznie przydzielić miejsce dla 2 int s na kolejne adresy, przydziel tablicę.

Answer 4

W nocie na GNU Examples of malloc

nocie, że pamięć znajduje się po zakończeniu bloku prawdopodobnie być używany do czegoś innego; być może blok już przydzielony przez kolejne połączenie z malloc.

To faktycznie oznacza, że ​​dla każdego wywołania malloc systemu operacyjnego, w zależności od jego algorytm zarządzania pamięcią, znajdzie najodpowiedniejszego/prawidłowe/odpowiednie/wydajnego wolnego miejsca dla rozmówcy.

Na przykład:

void* p_1 = malloc(4); 
void* p_2 = malloc(4); 

[oooo][xxxx][oooo][oooo] 
^   ^
p_1   p_2