malloc()参数为0的情况

雨点打透心脏的1/2处 2022-08-20 15:08 121阅读 0赞

问题来自于《程序员面试宝典（第三版）》第12.2节问题9（这里不评价《程序员面试宝典》，就题论题）：

> 下面的代码片段输出是什么？为什么？
> 
>     char *ptr;
>     if((ptr = (char *)malloc(0))==NULL)
>         puts("Got a null pointer");
>     else
>         puts("Got a valid pointer");
> 
>  解析：......故意把0值传给了函数malloc，得到了一个合法的指针，这就是上面的代码，该代码的输出是"Got a valid pointer"。

这个“解析”根本就没有解析嘛。好在查资料很方便，《C语言参考手册》上说“如果请求的长度为0，则标准C语言函数返回一个null指针或不能用于访问对象的非null指针。”或者你也可以直接在linux里man malloc来查阅手册：

> void \*malloc(size\_t size);
> 
> ...
> 
> malloc() allocates size bytes and returns a pointer to the allocated memory. The memory is not cleared. If size is 0, then malloc() returns either NULL, or a unique pointer value that can later be successfully passed to free().

可见，原题的if是为了鉴别malloc()返回值是NULL，还是一个唯一的待释放指针；而不是“解析”中的必然是非NULL的“合法指针”，因此输出也不是确定的，尽管我用gcc和clang多次编译运行，输出都是"Got a valid pointer"。

顺便再说说后面的代码，同样出自《程序员面试宝典》：

> 将程序改成：
> 
>     char *ptr;
>     if(int pp = (strlen(ptr=(char *)malloc(0))) == 0)
>         puts("Got a null pointer");
>     else
>         puts("Got a valid pointer");
> 
> 或者
> 
>     char *ptr;
>     if(int pp = (sizeof(ptr=(char *)malloc(0))) == 4)
>         puts("Got a null pointer");
>     else
>         puts("Got a valid pointer");
> 
> 如果求ptr的strlen的值和sizeof的值，该代码的输出是"Got a null pointer"。

第一段程序的分析和上面一样，如果不幸返回了一个唯一的待释放非NULL指针，行为不可预测；只不过这个if判断写的有些繁琐：注意到“==”优先级高于"="，而赋值语句的值是其左值。

此时malloc(0)返回了一个可用于free()释放的唯一指针（非NULL），而且将它传给strlen()，返回值为0，这样看来，它用'\\0'进行填充的（即内容是NULL而非指针指向NULL）。但这一点并没有在man中提到，个人猜测是和实现有关的。  
　　除此以外，顺便考察了strlen((char\*)NULL)的行为：会导致段错误。

第二段程序呢，sizeof()里写了一大堆，其实只是计算了sizeof(char \*)，在32位机上结果当然是4，而sizeof()里面的malloc()根本没有执行。和前面两段代码不同，关键点不在malloc而是sizeof。

对于[Dic4000][]提到的问题“实际项目中什么情况下会给malloc传0?既然是开辟内存，传0不是没有意义吗？”的个人理解：

1.一般确实不会直接写malloc(0)，但是可能在程序某个地方写int n;int \*p = malloc(n);在别的地方又令n=0，造成了参数为0的情况。若是无心而为，可能导致某种bug。如果了解malloc(0)的行为，找bug相对而言会简单点。

2.面试题各种稀奇古怪的问题都有可能出现，有的面试官认为考这些边界条件、特殊参数什么的能考察一个程序员的功底。

其他参考文章：

@[净坛使者][Link 1]进行的更深一步的挖掘，文章和回复都很有价值：[关于malloc(0)的返回值问题--这两天的总结与实践篇][malloc_0_--]

@[garbageMan][] 谈面试题：[别太把面试题当回事儿][Link 2]

更蛋疼的问题：

如果给malloc()传一个负参数会怎么样？malloc()的参数是size\_t类型，一般是无符号数，负值会被转化它对应于size\_t中的对应值。经我测试，当这个值大于malloc()所能分配的上限时，返回NULL。

![复制代码][copycode.gif]

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main() {
        size_t t;
        t = (size_t)-1;
        printf("%u\n",t);
        char * p = malloc(t);
        if(p==NULL)
            printf("NULL\n");
    }

![复制代码][copycode.gif]

（刚刚在stackoverflow上看到的[http://stackoverflow.com/questions/17925771/what-happens-when-we-call-malloc-with-negative-paramter][http_stackoverflow.com_questions_17925771_what-happens-when-we-call-malloc-with-negative-paramter]）

[Dic4000]: http://home.cnblogs.com/u/176725/
[Link 1]: http://home.cnblogs.com/u/xiaowenhu/
[malloc_0_--]: http://www.cnblogs.com/xiaowenhu/p/3222709.html
[garbageMan]: http://www.cnblogs.com/pmer/
[Link 2]: http://www.cnblogs.com/pmer/p/3222648.html
[copycode.gif]: /images/20220731/94236387998b427892ae459b92c8d1da.png
[http_stackoverflow.com_questions_17925771_what-happens-when-we-call-malloc-with-negative-paramter]: http://stackoverflow.com/questions/17925771/what-happens-when-we-call-malloc-with-negative-paramter