读入我不应该访问的堆内存？

Question

在下面的示例中，我分配了20个字节的内存以将数组扩展5个整数。之后，我将最后一个元素设置为15，然后将指针重新分配为4个字节（1个整数）。然后，我打印该数组的前10个元素（此时它仅包含6个元素），并且第9个元素（我之前设置为15个元素）被打印而没有警告或错误。

代码：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
    int arr[5] = {0};
    int *ptr = &arr[0];
    ptr = malloc(5 * sizeof(int));
    arr[9] = 15;
    ptr = realloc(ptr, 1 * sizeof(int));
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        printf("%d\n", arr[i]);
    }
    free(ptr);
    return 0;
}

编译运行后的结果：

0
0
0
0
0
32766
681279744
-1123562100
-1261131712
15

我的问题如下：为什么数组的第9个元素仍为15？ （为什么我可以访问它？；分配的内存不应该位于编译器找到的第一个空闲内存块中，并且不连接到数组的缓冲区吗？）

Answer 1

为了避免不必要的数据移动，当分配为[[reduce]]时，realloc()重用同一内存块，并简单地减小其大小，将剩余部分返回堆。将内存返回堆，不会更改其内容或使其不可访问，并且C不会执行任何边界检查，因此，如果您编写代码访问不属于分配的内存，它将让您受益。

严格来说是

undefined behaviour

，所以可能会有其他行为，但是通常C不会生成代码来执行所需的最低要求以外的任何工作-在某些情况下可能会支持调试。

Answer 2

“最可能的现实是，操作系统提供了一种方法来分配虚拟页面的区域（不一定是真实内存，应将其视为”假装/伪造内存”），并且malloc()可以分配“假装/伪造内存”（如果需要，并分配更多的虚拟页面区域，如果需要，并分配虚拟页面的区域）。

Answer 3

int arr[5] = {0};  // these 5 integers are kept on the stack of the function
int *ptr = &arr[0]; // the pointer ptr is also on the stack and points to the address of arr[0]
ptr = malloc(5 * sizeof(int)); // malloc creates heap of size 5 * sizeof int and returns a ptr which points to it
// the ptr now points to the heap and not to the arr[] any more.
arr[9] = 15; //the array is of length 5 and arr[9] is out of the border of maximum arr[4] !
ptr = realloc(ptr, 1 * sizeof(int)); //this does only increase the heap to size 6 * sizeof int;
for (int i = 0; i < 10; ++i)  // undefined behavior!
{
    printf("%d\n", arr[i]);
}
free(ptr);
return 0;`

Answer 4

这是您的代码上的一些重要事实，请参阅我的评论：