C言語のエラーの不可思議な動作について教えて下さい

Question

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

int main(void)
{
    int n=5;
    int *p;
   p=malloc(sizeof(int)*n);
   printf("%d\n",p[1]);　//←ここのp[1]では大きな値が表示される
   for(int i=0;i<10;i++){
       printf("%d\n",p[i]);  //←ここのp[1]では0と表示される
   }
   printf("%d\n",sizeof(p)); //ここではなぜか8と表示される
   
   

上記のコードを実行したところ、上のコメントアウトでも示しましたように
一回目のp[1]では-63789980のような大きな値が表示されておりますが
for文の中でp[1]を取得すると0となっています。
ちなみにループで回った１０回文、全て０となっていました。
そして、sizeofでpの確保領域の８となっておりました。領域の長さを5で指定したはずですが、int型の場合は１領域に1.6メモリ使う、と言うようなイメージでしょうか？

自分の認識ですと、pには確保されたメモリ領域の先頭が１６進数でhaitteori,p[1]などすると指定されたpにプラス１された値が表示されるのかなと思いました。
なので一回目に大きな値が表示されるのはわかるのですが、for文で中身が全て0になると言うことがわからないです。

ポインターに使う添字演算子の基本がわかっていないと思います。
よろしくお願いもうしあげます。

Comments

[cateye]

int n=5;といいながら、for(int i=0;i<10;i++)で１０回回しているのは何故でしょう？
pの領域はintで５個(0から4まで)しか有効ではありません。・・・実際はもっと大きいでしょうが（処理系依存）・・・

[babbleman]

メモリの領域を確保しているものだと言うことだったので、動作上でどのようになっているかを確認するためにこのように書きました。

[thkana]

> 一回目のp[1]では-63789980のような大きな値が表示されておりますが
> for文の中でp[1]を取得すると0となっています。

私の手元ではそのような症状が出ません。システム、コンパイラは何をお使いでしょうか。実行画面のスクリーンショットなど、出力結果の「生のデータ」をとれますか?

なお、cateyeさん指摘の「確保していないエリアへのアクセス」は未定義動作つまり「何が起こっても文句は言えない」ものです(お暇でしたら'未定義 鼻から悪魔'あたりで検索してみたらいろいろ書かれているかと思います)。その辺は覚悟の上操作を行って下さい。

[dodox86]

> printf("%d\n",p[1]);　//←ここのp[1]では大きな値が表示される
> for(int i=0;i<10;i++){
> printf("%d\n",p[i]); //←ここのp[1]では0と表示される

普通であれば考えられないです。考えられるとすれば、p[1]で大きな値を出力した後、p[2]以降の出力で何らかのエスケープシーケンスに相当するゴミ文字を出力してしまい、上の行に行ってしまってp[1]の出力内容を上書きしてしまうとか。画面に出力した内容を質問文中に追記してください。ただ、何回かやっているうちに起きなくなってしまうかもしれません。

[dodox86]

> p[2]以降の出力で何らかのエスケープシーケンスに相当するゴミ文字を出力してしまい
まぁこれも、printf("%c\n", a[x])ではないから考えづらいのですけど。

[cateye]

今気が付いたのですが、“printf("%d\n",p[1]);　//←ここのp[1]では大きな値が表示される”の//の前に全角空白が有りますが？・・・ソースそのままですか？

Answer 1

p=malloc(sizeof(int)*n);

mallocでは、中身の初期化までは行いません。
そのまま読み出せば、そのときにたまたま入ってた内容になります

printf("%d\n",sizeof(p)); //ここではなぜか8と表示される

pはポインタなので、ポインタのサイズとなります
確保しているメモリ領域の量をみるすべはありません

Comments

[babbleman]

回答ありがとうございます。
すみません、ポインターのサイズと言いますと、ポインターの先頭のアドレスのビット数のようなイメージでしょうか？

[y_waiwai]

ポインタ変数のサイズ、です。
ポインタ変数というのは、アドレスを格納する変数です
int変数はintを格納しますが、ポインタはアドレスを格納しますね

[babbleman]

なるほどです。ありがとうございます。

[babbleman]

その時にたまたま入っていたと言うことですが、一回目にプリントした時と二回目にプリントした時とではやはり結果が変わってしまうように見えます。
０が入っているように思われます。
何がいけないのでしょうか？

[y_waiwai]

それはちょっとわかりませんね
全部０というのも実際にはありえないような気もします
（まあ、あっても文句は言えないですが）

[babbleman]

一応確認ですけれど、p[1]は添字演算子を使っているので、アドレスではなくて値を参照しているという認識であっておりますか？

[y_waiwai]

そうです。
*(p+1) と同じ動作です
C言語では、配列名とポインタは相互に読み替えることができるとなってますんで、ポインタを持ってきて配列のように書くことが可能です

ましかし、同じように扱えるってだけで別モンです
char uni[16];があるとすると、
sizeof(uni) は、16になりますね

Answer 2

printf("%d\n",sizeof(p)); //ここではなぜか8と表示される

他の方がご回答されているようにポインタ宣言された変数の大きさ（バイト数）です。
蛇足かもしれませんが、
８と表示されたという事は64bit用のコンパイラを使用していると思います。
64bitのアドレスを示す値を格納する変数なので８バイトが必要になります。
アドレスとはメモリ上の位置を示す値でこの場合、0000000000000000～FFFFFFFFFFFFFFFF の値です。
（実際には全てを使えませんし、勝手に割り当てはできません）
ポインタ変数はアドレスを保持するもので、当然その値を記憶しておくメモリ領域が割り当てられています。
このコンパイラが処理するポインタ変数は８バイトのメモリ領域が割り当てられているという事です。
このプログラムでのpは、mallocで確保したメモリ領域のアドレスを保持するメモリ領域で、
mallocで確保したメモリ領域とは別もので（場所も違います）。

自分の認識ですと、pには確保されたメモリ領域の先頭が１６進数でhaitteori,p[1]などすると指定されたpにプラス１された値が表示されるのかなと思いました。

従って上記の解釈も少し違うかもしれません。
「pには確保されたメモリ領域の先頭」のアドレス（の値）が入っているまでは良いのですが、
「pにプラス１された値が表示」ではなく、pの示す先頭アドレスから２つ目の「int」の値を参照する
という事です。

また、下記について

そして、sizeofでpの確保領域の８となっておりました。領域の長さを5で指定したはずですが、int型の場合は１領域に1.6メモリ使う、と言うようなイメージでしょうか？

この処理系の場合、int型のサイズは32bit（0～FFFFFFFF）と思います。サイズは４バイト必要です。
「sizeof(int)*5」としていますので、int型を５個分、４（バイト）×５＝２０バイトの領域を確保しています。

for(int i=0;i<10;i++){

   printf("%d\n",p[i]);  //←ここのp[1]では0と表示される

}

上記では確保した領域以外の場所にアクセスしている事になります。本来なら問題が発生します。
（今回は参照しているだけなのでたまたま問題にならなかっただけ。そもそも値が設定されていないので全て無意味な値です）

p[0]は、pが示すアドレスの先頭（0番目）のintの値を参照し、p[1]はその次（1番目）intの値を
参照します。pが示す先頭アドレスから4バイトプラスされた位置にあります。
（p+4ではありません。pが示すアドレスの値+4という事です。）

sizeofで返される値は処理系やコンパイルオプションによっても変わるので注意が必要です。

もう一つ気になった事があります。

メモリ領域の先頭が１６進数でhaitteori（入っており？）

１６進数はあくまで値を表現する方法で、値が１６進数で入ってのでは無いと思います。
今回のポインタの場合は、64bitのサイズのアドレスの値で、
１６進数で表すと　0000000000000000～FFFFFFFFFFFFFFFFで表現されるという事です。

なので一回目に大きな値が表示されるのはわかるのですが、

上記も少し違い、たまたま入っていた値でメモリ領域の先頭のアドレス値でもありません。

Answer 3

printf("%d\n",sizeof(p)); //ここではなぜか8と表示される

これはポインタ自体のサイズです。pに取った領域のサイズとは無関係です。