c - malloc_chunk 的布局到底是什么样的？
问题描述
（更新了我在底部的一些解释）
我正在研究 malloc 是如何工作的，在对 chunk 的结构有了基本的了解之后，我决定写一个小程序来仔细看看到底是怎么回事。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
/*
An allocated chunk looks like this:
chunk-> +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Size of previous chunk, if unallocated (P clear) |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Size of chunk, in bytes |A|M|P|
mem-> +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| User data starts here... .
. .
. (malloc_usable_size() bytes) .
. |
nextchunk-> +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| (size of chunk, but used for application data) |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Size of next chunk, in bytes |A|0|1|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
*/
int main()
{
void *a = malloc(24);
void *b = malloc(16);
void *chunk_b = NULL, *chunk_after_b = NULL, *chunk_a = NULL;
chunk_a = a - 0x8; //8 byte before a (user data)
chunk_b = a + malloc_usable_size(a);
chunk_after_b = b + malloc_usable_size(b);
*(int *)a = 0xa;
*(int *)b = 0xb;
printf("a:0x%x malloc_usable_size:%d(0x%x)\n", a, malloc_usable_size(a), malloc_usable_size(a));
printf("b:0x%x malloc_usable_size:%d(0x%x)\n\n", b, malloc_usable_size(b), malloc_usable_size(b));
printf("chunk_a[0]:0x%x value:0x%04x \n", chunk_a, ((int *)chunk_a)[0]);
printf("chunk_a[1]:0x%x value:0x%04x \n", &((int *)chunk_a)[1], ((int *)chunk_a)[1]);
printf("chunk_a[2]:0x%x value:0x%04x \n\n", &((int *)chunk_a)[2], ((int *)chunk_a)[2]);
printf("chunk_b[0]:0x%x value:0x%04x \n", chunk_b, ((int *)chunk_b)[0]);
printf("chunk_b[1]:0x%x value:0x%04x \n", &((int *)chunk_b)[1], ((int *)chunk_b)[1]);
printf("chunk_b[2]:0x%x value:0x%04x \n\n", &((int *)chunk_b)[2], ((int *)chunk_b)[2]);
printf("chunk_after_b[0]:0x%x value:0x%04x \n", chunk_after_b, ((int *)chunk_after_b)[0]);
printf("chunk_after_b[1]:0x%x value:0x%04x \n", &((int *)chunk_after_b)[1], ((int *)chunk_after_b)[1]);
printf("chunk_after_b[2]:0x%x value:0x%04x \n\n", &((int *)chunk_after_b)[2], ((int *)chunk_after_b)[2]);
free(a);
free(b);
return 0;
}
这就是我得到的：
a:0x625ca2a0 malloc_usable_size:24(0x18)
b:0x625ca2c0 malloc_usable_size:24(0x18)
chunk_a[0]:0x625ca298 value:0x0021
chunk_a[1]:0x625ca29c value:0x0000
chunk_a[2]:0x625ca2a0 value:0x000a -->mem (user data)
chunk_b[0]:0x625ca2b8 value:0x0021
chunk_b[1]:0x625ca2bc value:0x0000
chunk_b[2]:0x625ca2c0 value:0x000b -->mem (user data)
chunk_after_b[0]:0x625ca2d8 value:0x0411
chunk_after_b[1]:0x625ca2dc value:0x0000
chunk_after_b[2]:0x625ca2e0 value:0x6e756863
(gcc version 9.3.0 (Ubuntu 9.3.0-17ubuntu1~20.04) Target: x86_64-linux-gnu)
据我了解， malloc() 将返回“用户数据”部分的地址，因此减去 8 表示“块大小”的 8 个字节，“前一个块的大小”应该是该块的开始（chunk_a 在例如），另一方面，加上 malloc_usable_size() 应该是 nextchunk 的开始（示例中的 chunk_b ）。
结果证明有些东西对我来说没有意义。
我认为“块的大小”应该是 chunk_a[1] 和 chunk_b[1]，但它们的值都只是 0。但是，我认为“前一个块的大小”应该是 chunk_a[0 ]和chunk_b[0]，实际得到的值是0x21，即十进制的33，LSB P减去1后可以得到32。
这个数字对我来说确实有点像，因为 malloc_usable_size(a) 在十进制中是 24 表示用户数据的大小，加上 8，这也表示“块大小”和“前一个块的大小”的 8 个字节，块的实际大小也会得到 32。
那么“块的大小”部分到底应该在哪里，我误解了什么吗？
感谢评论中的所有建议，我做了更多的测试，现在对我来说似乎是合理的。
关键是我错误地将两者都Size of previous chunk视为Size of chunk4 字节，因为我正在为 x86_64 系统进行编译，所以它们都应该是 8 字节。
按照这种方法，我重写了实验程序。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int i=0;
void *a = malloc(24);
void *b = malloc(16);
void *chunk_b = NULL, *chunk_a = NULL;
chunk_a = (u_int64_t *)a - 2;
chunk_b = a + malloc_usable_size(a);
((u_int8_t *)a)[0] = 0xa0;
((u_int8_t *)a)[23] = 0xa1;
((u_int8_t *)b)[0] = 0xb0;
printf("a:0x%x malloc_usable_size:%d(0x%x)\n", a, malloc_usable_size(a), malloc_usable_size(a));
printf("b:0x%x malloc_usable_size:%d(0x%x)\n\n", b, malloc_usable_size(b), malloc_usable_size(b));
printf("chunk_a[0]:0x%x value:0x%016x \n", chunk_a, ((u_int64_t *)chunk_a)[0]);
printf("chunk_a[1]:0x%x value:0x%016x \n", &((u_int64_t *)chunk_a)[1], ((u_int64_t *)chunk_a)[1]);
printf("chunk_a[2]:0x%x value:0x%016x \n", &((u_int64_t *)chunk_a)[2], ((u_int64_t *)chunk_a)[2]);
for(i = 0; i<24;i++)
{
printf("a[%d]:0x%x value:0x%02x \n", i, &((u_int8_t *)a)[i], ((u_int8_t *)a)[i]);
}
printf("\n");
printf("chunk_b[0]:0x%x value:0x%016x \n", chunk_b, ((u_int64_t *)chunk_b)[0]);
printf("chunk_b[1]:0x%x value:0x%016x \n", &((u_int64_t *)chunk_b)[1], ((u_int64_t *)chunk_b)[1]);
printf("chunk_b[2]:0x%x value:0x%016x \n\n", &((u_int64_t *)chunk_b)[2], ((u_int64_t *)chunk_b)[2]);
free(b);
free(a);
return 0;
}
这是这次的结果：
a:0xc2a4b2a0 malloc_usable_size:24(0x18)
b:0xc2a4b2c0 malloc_usable_size:24(0x18)
chunk_a[0]:0xc2a4b290 value:0x0000000000000000
chunk_a[1]:0xc2a4b298 value:0x0000000000000021
chunk_a[2]:0xc2a4b2a0 value:0x00000000000000a0
a[0]:0xc2a4b2a0 value:0xa0
a[1]:0xc2a4b2a1 value:0x00
a[2]:0xc2a4b2a2 value:0x00
a[3]:0xc2a4b2a3 value:0x00
a[4]:0xc2a4b2a4 value:0x00
a[5]:0xc2a4b2a5 value:0x00
a[6]:0xc2a4b2a6 value:0x00
a[7]:0xc2a4b2a7 value:0x00
a[8]:0xc2a4b2a8 value:0x00
a[9]:0xc2a4b2a9 value:0x00
a[10]:0xc2a4b2aa value:0x00
a[11]:0xc2a4b2ab value:0x00
a[12]:0xc2a4b2ac value:0x00
a[13]:0xc2a4b2ad value:0x00
a[14]:0xc2a4b2ae value:0x00
a[15]:0xc2a4b2af value:0x00
a[16]:0xc2a4b2b0 value:0x00
a[17]:0xc2a4b2b1 value:0x00
a[18]:0xc2a4b2b2 value:0x00
a[19]:0xc2a4b2b3 value:0x00
a[20]:0xc2a4b2b4 value:0x00
a[21]:0xc2a4b2b5 value:0x00
a[22]:0xc2a4b2b6 value:0x00
a[23]:0xc2a4b2b7 value:0xa1
chunk_b[0]:0xc2a4b2b8 value:0x0000000000000021
chunk_b[1]:0xc2a4b2c0 value:0x00000000000000b0
chunk_b[2]:0xc2a4b2c8 value:0x0000000000000000
起初，我认为两者都Size of previous chunk应该Size of chunk是 4 个字节，因为 malloc_usable_size() 返回的大小与我从（本例中为 0xa77ef2a0 nextchunk）开始添加返回值（本例中为 0x18）的位置不匹配。user data
我的误解是，如果 LSB P 的设置表明前一个块正在使用，那么它也Size of previous chunk 将被视为前一个块的数据字段。Size of chunk
所以对于实验，我将分配内存的最后一个字节（0xc2a4b2b7）设置为“0xa1”，下面应该是Size of chunkchunk_b（0xc2a4b2b8），它确实如此！
现在这对我来说完全合理，但如果我仍然误解某些事情，请告诉我，并再次感谢所有评论。
解决方案
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