Re: [問題] 有無malloc?

[tropical72 (藍影)]

恕刪。我懶得畫記憶體配置圖了，特別是這次要說明三個不同之 sub function。
口述若不清楚請再反應。

假設 main 裡， short x = 0xffff，看三份副函式之呼叫情況。


void f0(short x2)
{
    unsigned *p = (unsigned*)malloc(sizeof(unsigned));
    *p = *(unsigned*)&x2;
    printf("*p=%08x\n", *p);
    *p = 0x12345678;
}

int main() {
   short x = 0xffff;
   short y = 0xffff;
   f0(x);
}

(1) 主程式裡 f0(x)
    f0 是做 pass by value，意指在記憶體裡面，會再多配置一個空間給 x2，
     

    主程式 x    □□        ---> 位置開頭為 0x12 ( x_value = 0xff 0xff)
    副程式 x2   □□        ---> 位置開頭為 0x20 (x2_value = 0xff 0xff)

(2) unsigned *p = (unsigned*)malloc(sizeof(unsigned));
    爾後 p 馬上配置一個 unsigned 的空間，也就是 4bytes。

    主程式 x    □□        ---> 位置開頭為 0x12 ( x_value = 0xff 0xff)
    副程式 x2   □□        ---> 位置開頭為 0x20 (x2_value = 0xff 0xff)
    副程式 p    □□□□    ---> 配置開頭為 0x40 ( p = 0x40,剛配置的位置)  

(3) *p = *(unsigned*)&x2;
    直接將 (x2 記憶體位置值)給 (p指向位置值)，但由於 p 是 pointer to unsigned,
    所以一次會給 4bytes，至於原本的 x2 不到 4 bytes，就向後抓到二個問號。
    注意到，pointer 抓值的原則是，以該 pointer 指向之資料型別為一 size，
    不足並不會補零進來。

    主程式 x    □□        ---> 位置開頭為 0x12 ( x_value = 0xff 0xff)
    副程式 x2   □□????    ---> 位置開頭為 0x20 (x2_value = 0xff 0xff)
                |<---->|
               p 取出空間
    副程式 p    □□□□    ---> 配置開頭為 0x40 ( p = 0x40,剛配置的位置)  
                                                 (*p = 0x????ffff)  

(4) printf("*p=%08x\n", *p);
    這裡又是另一個小問題了，看第三步驟的圖，有沒有發現，
    為什麼 *p 我是寫 0x????ffff，而不是寫 0xffff????

    原因是： little endian。至於輸出結果如果剛好為 0x0000ffff的話，
    那就別意外了，只是湊巧裡面的 ?? ?? 剛好都是零而已，原因是，
    當 pointer 在做 dereference 時，一次取幾個 bytes ，視該 pointer 型態而定，
    由於 pointer 型態是指向 unsigned，故抓了 4 bytes 。


(5) *p = 0x12345678;
    輸出完後，再對 *p 做 assigned value，*p=0x12345678;
    實際 assign 到的是這塊

    主程式 x    □□        ---> 位置開頭為 0x12 ( x_value = 0xff 0xff)
    副程式 x2   □□????    ---> 位置開頭為 0x20 (x2_value = 0xff 0xff)
    副程式 p    □□□□    ---> 配置開頭為 0x40  ( p = 0x40,剛配置的位置)  
                                                  (*p = 0x12 0x34 0x56 0x78)

    配置到的是 p 配出來的記憶體空間，所以它不會動作主程式的 x ,
    也不會動到副程式的 x2，最後它的值是從
     0x????ffff 變成 0x12345678 而已。

(6) 而副函式結束時，x2 變數會被系統收回去，但 p 是用 malloc 出來的，
    系統收不回去，造成了 memory leak，那塊 0x40 (p配置出來的) 就死在那。

----

void f1(short x2)
{
    unsigned *p = (unsigned*)&x2;
    printf("*p = %08x\n", *p);
    *p = 0xffff5678;
}

這例子和剛剛相似，

(1) 主程式裡 f1(x);
    當主程式之 x 傳遞指數到 f1 時，x2 會是另一塊空間，是一個副本

    主程式 x    □□        ---> 位置開頭為 0x12 ( x_value = 0xff 0xff)
    副程式 x2   □□        ---> 位置開頭為 0x20 (x2_value = 0xff 0xff)

(2) unsigned *p = (unsigned*)&x2;
    設一個指標變數 p ，裡面存的是 x2 之位置值

    主程式 x    □□        ---> 位置開頭為 0x12 ( x_value = 0xff 0xff)
    副程式 x2   □□????    ---> 位置開頭為 0x20 (x2_value = 0xff 0xff)
    副程式 p    □□□□    ---> 存 0x20, 即 x2 之位置                

(3) printf("*p = %08x\n", *p);

    主程式 x    □□        ---> 位置開頭為 0x12 ( x_value = 0xff 0xff)
    副程式 x2   □□????    ---> 位置開頭為 0x20 (x2_value = 0xff 0xff)
                |<---->|
               p 取出空間
    副程式 p    □□□□    ---> 存 0x20, 即 x2 之位置

    目前 p 是 unsigned pointer 型態，當做 *p 時，將去位置 0x20 (也就是 x2位置)
    取出裡面的值出來。承上述原則，當用 *p 做 deference 時，由於 p 為
    unsigned pointer ，所以一次讀出 4 bytes 出來，又因 little endian，
    所以顯示為 0x????ffff 。

(4) *p = 0xffff5678;
    這就是一個非常危險的動作了，它主要是將副函式的 x2
    以 4 bytes 方式寫入 0xffff5678。可能有些人會以為，寫出去的結果是

    副程式 x2   □□????   ---> 位置開頭為 0x20 (x2_value = 0xffff)
                ffff5678

    因為 x2 原本就是 0xffff, 所以寫入只改變了 ???? 這數值變 5678，
    這是錯的！因為寫入的時候，還是以 little endian 方式寫入

    副程式 x2   □□????   ---> 位置開頭為 0x20 (x2_value = 0x5678)
                5678ffff      

    這樣改變的就不只是問號，連原本前半段看起來與 x2 一樣，但實際上
    寫入不一樣，導致整個記憶體錯亂。
    另，若 ???? 本身記憶體位置，

    (a) 有其它變數在使用 --> 改寫了程式碼中其它變數，程式出包。
    (b) 留給系統核心使用 --> 意思是會跳出「記憶體0x5f6ebacf為唯讀」之類的錯誤

    都會導致出包。

(5) 最後 f1 副程式結束，所有記憶體收回。

    主程式 x    □□        ---> 位置開頭為 0x12 ( x_value = 0xff 0xff)
    副程式 x2   □□????    ---> 回收
    副程式 p    □□□□    ---> 回收

    但所謂的收回，並不代表會把 x2 與 p 直接清空，只是由作業系統
    標示「這二個空間目前沒人在用」而已，然而如果原本的 ???? 
    是主程式裡面配置的變數，那會發生什麼事情就真的沒人知道了。

    (a) 從副程式收回 ???? 的觀點看來， ???? 目前沒人用，
        要等到其他程式碼再宣告變數，恰巧 os 又配置到 ???? 時，才可復用。
    (b) 從主程式觀念看來，一開始宣告變數後，在變數生命週期裡都可使用。

    不覺得 (a)、(b) 整個就是相互衝突嗎？

-----

void f2(short *x2)
{
    unsigned  *p = (unsigned*)x2;
    printf("*p = %08x\n", *p);
    *p = 0xffff5678;
}
short x=0xffff;
f2(&x);

(1) 呼叫 f2(&x)

副函式之 x2 為指標，呼叫時存的是 x 之位置值。
注意， x2 是 pointer， size 是固定的，
這裡做普遍性假設為 4bytes。

    主程式 x    □□        ---> 位置開頭為 0x12345678，其值為 0xffff
    副程式 x2   □□□□    ---> x2存之值為 (x2_value = 0x12345678)

(2) unsigned  *p = (unsigned*)x2;

副函式再宣告一個指標，同時將 x2 裡面的內容，直接丟給 p。

    主程式 x    □□????    ---> 位置開頭為 0x12345678，其值為 0xffff
    副程式 x2   □□□□    ---> x2存之值為 (x2_value = 0x12345678)
    副程式  p   □□□□    --->  p存之值為 ( p_value = 0x12345678)

(3) printf("*p = %08x\n", *p);

p 去找 0x12345678 這個位置，由於為 unsigned pointer，
所以一次抓 4 bytes (sizeof(unsigned)=4) 出來解讀，
再考慮 little endia 問題，所以解讀到的是 0x????ffff 
再強調一次，如果輸出 0x0000ffff 不要認為是補零，
是「恰巧」後面的 ???? 是 0x0000 而已。

(4)  *p = 0xffff5678;

再將 0xffff5678 這值寫入 (p 所指向之位置) 中，即 0x12345678 ，
也就是主程式裡面的 x，再考慮 little endian 問題

              0x5678ffff 
    主程式 x    □□????    ---> 位置開頭為 0x12345678，其值為 0xffff
    副程式 x2   □□□□    ---> x2存之值為 (x2_value = 0x12345678)
    副程式  p   □□□□    ---> x2存之值為 ( p_value = 0x12345678)

(5) 副函式 f2 結束， 裡面的 x2, p 被收回，
    最後不只改變了一塊莫名的 ???? ，這次連主程式裡面的 x 都改掉了。

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上面該講的應該都講了，為求正確性，
little endian 講很多，這部份不熟的話再去翻翻書補起來。

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 180.177.78.41
推 cutecpu:有種看 t 大發文比看書還好看的 fu
→ diabloevagto:感謝分享！
推 windincloud:不推不行呀!!
→ angleevil:我沒看得很仔細,但是有一個問題請教一下,short x=0xffff
→ angleevil:x得到的值應該是0xffff,與實際記憶體位置無關吧?
是的，short x=0xffff; 但如果再多這兩行的話
    unsigned *p = (unsigned*)&x;
    printf("%08x\n", *p); // 到這裡 x 值都不會變, 因為只有 read
    *p = 0xffff5678; // 這行就會改變 x 值
最後 x 會變 0x5678, little endian 問題。

→ diabloevagto:請問這些問題是pointer會出現的，那如果用reference
→ diabloevagto:還會有這些問題出現嗎？譬如轉型取值會超出範圍
c++ reference 不會有這問題，原因在於 reference 不能向 pointer 這樣亂搞。
        short a=10;
        int &b = static_cast<int>(a);
上面這段光在 compiler 那裡就出 error，所以想亂搞也沒辦法。
→ angleevil:diabloevagto...你不認真.
→ diabloevagto:x是變數，得到的就是裡面的數值，跟記憶體位址無關
→ diabloevagto:a大請指教><
→ angleevil:抱歉,我也不認真.再看一次才發現是變數值
推 diabloevagto:t大怎麼什麼都會...太神了
→ tropical72:哪裡，我會的都是皮毛，而且都是版友不吝指導的。
→ angleevil:喔,我現在才看到a,b的意思. 看來隨意轉值問題很大
→ diabloevagto:請問我指標如果一定要小轉大，是否有安全的辦法呢？
→ diabloevagto:如果先轉型傳到一個變數，在用指標去讀是否可行
→ james732:為什麼會有這樣的需求？
由小轉大 : short* ---> unsigned* ，目前還真沒看過有這種做法，頂多只有這樣 :

short x[8]={1,2,3,4};
unsigned long long *p = (unsigned long long*)&x[0];
*p=0ULL;

本來要設 4 次 0，現在只要設一次就好，但這作法是安全的，
除了 array、struct(不考慮 padding) 這種保證連續配置空間連續之條件，
其它沒什麼方式可保證可以安全執行。因那個 ???? 可能是從頭到尾連
「訪問」都不能「訪問」的，只要一訪問就出包。

除了這個例外之外，其他的全部都是二種做法
(1) 直接挑一樣的 size : 
    像要觀查 float bit ，就用 unsigned* 去接
(2) 直接用 unsigned char* : 
    這方法除了傳 address 外，還要再傳 bytes 數，
    而且因為 little endian 關係，還要從後面翻譯回來 。

比較特例的是這個東西
unsigned long long x=0x1234567890123456;
printf("%016llx\n", x); // C99 以後支援, VC 不支援。

最後我用 unsigned 處理
unsigned *p = (unsigned*)&x ;
printf("%08x%08x\n", p[1], p[0]); // for little endian

這算是我看過 (不是用一樣size，也不是用 unsigned char) 特例。
※ 編輯: tropical72      來自: 180.177.78.41        (11/10 17:53)
→ diabloevagto:只是突然想到這個問題，其實也沒實際需求...
→ james732:那就不用在意啦 XD (其實我只是懶得想)
→ angleevil:我的想法很kiss.指標本來就是指相同型別的變數.那麼你要
→ angleevil:這樣搞時.即使先用一個暫時變數(和指標一樣的型態).
→ angleevil:然後去改變指標指向的值.可是那也只是改到暫時的變數
→ angleevil:跟原來想做的有關連嘛?
→ diabloevagto:我想的也跟a大的一樣，但ptr會先new一個空間出來，然
→ diabloevagto:後填入中間暫存的變數的值，這樣可以預防轉型讀到？
→ diabloevagto:數值的部份，單純要從一個short轉成int
→ diabloevagto:dynamic_cast能否用在這種情況？
→ diabloevagto:上上行補充，是short*跟int*
→ angleevil:dynamic_cast是用在基底類別指標轉換為衍生類別指標
→ angleevil:int和short是獨立單元.實際上此做法只是單純解決short
→ angleevil:轉成int. 可是當暫時變數的值傳回x2時.依舊會出問題
→ angleevil:數值運算、賦值或比較中不可以隨意混用不同型別的數值
→ angleevil:13戒是有歷史的阿.我只能說隨意拉.太難了
推 xatier:t 大出書吧!
推 thank1984:謝謝t大 辛苦你了 這篇真的對我幫助很大
推 VictorTom:推:)
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