NASM调用_malloc后内存越界写入未触发段错误的原因咨询

我在macOS系统下使用NASM编写汇编代码，尝试调用C库的_malloc进行动态内存分配，目标是分配10字节内存，但发现向分配块外写入数据时，程序并未触发segfault（段错误）。

我最初尝试按Christopher Swenson的方式将大小压入栈中传参，之后参考较新资料将大小存入rdi寄存器，最终采用了后者的方式。以下是测试代码：

extern _malloc ;; malloc from the C library
section .text
    global _start

_start:
  xor rdi, rdi
  mov rdi, 10         ;; 尝试分配10字节
  call _malloc        ;; 返回的地址存在rax中
  mov qword [rax], 1  ;; 向合法区域写入数据
  add rax, 11         ;; 偏移到分配块外
  mov qword [rax], 1  ;; 向非法区域写入数据，但未触发错误

  mov rax, 0x2000001
  mov rdi, 0
  syscall

为简化操作，我未对返回值rax是否为NULL进行校验。编译命令如下：

$ nasm -f macho64 -o test.o test.asm
$ gcc -e _start test.o -lc -m64 -o a.out -Wl,-no_pie

恳请解释我是否正确使用了_malloc，或是为何越界写入未触发段错误？

1. 你对_malloc的调用是正确的 #

macOS的64位环境采用System V AMD64调用约定，第一个参数通过rdi寄存器传递，所以你将分配大小10存入rdi后调用_malloc的写法完全符合规范。之前压栈传参的方式属于32位或者旧的调用约定，不适用于64位macOS，你改用寄存器传参的选择是对的。

2. 越界写入未触发段错误的原因 #

这是malloc内存分配机制的正常现象，核心原因有两点：

• 内存块的额外分配与对齐：macOS的malloc实现（底层是libmalloc）不会严格只分配你请求的字节数。为了满足内存对齐要求（通常是16字节或更大粒度）、维护内存块的管理元数据（比如块大小、分配状态等头部信息），以及减少频繁分配的开销，它会分配比你请求更大的内存块。你这里偏移11字节后写入，大概率还在这些额外分配的、属于当前进程的内存空间内，没有触及虚拟内存的页边界。
• 段错误的触发条件：段错误只有当进程访问了不属于自己的虚拟内存页时才会触发。malloc分配的内存块周围的额外空间仍然属于当前进程的地址空间，所以写入时不会立刻触发错误，但这种行为属于未定义行为——后续可能会破坏其他内存块的元数据或者覆盖其他变量，导致程序在后续操作中崩溃，只是没在你写入的瞬间显现。

如果想验证，可以尝试更大的偏移量，比如add rax, 1024后再写入，此时大概率会触发段错误，因为已经超出了malloc为该块额外分配的空间范围。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者wartonbega