使用一维数组的 C malloc 段错误

Question

我使用 malloc 在 C 中创建一个数组。但是当我尝试在 2 个循环中为数组分配随机值时出现段错误。

当我在 1 个循环中为这个数组赋值时，没有段错误。数组大小很大。请参阅我附上的代码。 任何人都可以给我提示这里发生了什么。我是 C 的新手。非常感谢。

int n=50000;
float *x = malloc(n*n*sizeof(float));

// there is segmentation fault:
int i, j;
for (i=0; i<n; i++){
   for (j=0; j<n; j++){
       x[i*n+j] = random() / (float)RAND_MAX;
    }
}
// there is no segmentation fault:
int ii;
for (ii=0; ii<n*n; ii++){
        x[ii] = random() / (float)RAND_MAX;
}

Answer 1

int 溢出。

50000 * 50000 --> 2,500,000,000 --> 超过 INT_MAX --> 未定义行为 (UB)。

首先，让我们确定可以计算此分配的大小

assert(SIZE__MAX/n/n/sizeof(float) >= 1);

然后在经过验证的size_t 足够宽的情况下，使用size_t 数学进行乘法运算，并使用size_t 数学进行数组索引计算。而不是 int*int*size_t，而是 size_t*int*int。

// float *x = malloc(n*n*sizeof(float));

// Uses at least `size_t` math by leading the multiplication with that type.
float *x = malloc(sizeof(float) * n*n);
// or better
float *x = malloc(sizeof *x * n*n); 

for (i=0; i<n; i++){
  for (j=0; j<n; j++){
    x[(size_t)n*i + j] = random() / (float)RAND_MAX;
  }
}

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第二个循环没有“失败”，因为 n*n 不是预期的大值，但可能与分配中的 UB 值相同。