Cython中malloc分配3个int空间为何能正常访问第4个元素？

这是C/Cython这类不带内存边界检查的原生语言的典型特性，本质是你触发了未定义行为，这次运行正常纯粹是巧合，不代表代码写对了。
首先明确：malloc(3*sizeof(int)) 确实只给你分配了合法持有、可安全访问的3个int长度的内存，对应合法访问范围就是qux[0]、qux[1]、qux[2]三个位置，访问qux[3]属于标准的堆越界，本身就是非法操作。你这次能正常读出7，具体原因有三个：

• 原生指针根本没有边界校验：C/Cython里的指针本质就是个存内存地址的整数值，做偏移读写的时候，不管你偏移到哪，只要目标地址是进程有读写权限的内存，CPU就会老老实实执行读写操作，不会主动判断这个地址是不是你之前malloc申请的范围，自然不会主动报错。
• 内存分配器不会严格卡着申请长度划内存：主流系统的堆分配器（比如Linux glibc的ptmalloc）返回的内存块实际大小都会比你申请的大一点——一方面要做内存地址对齐（通常按16字节对齐），另一方面每个块还要留空间存分配元数据。你申请3个int一般是12字节，分配器实际给你的块大概率是16字节，刚好能放下第4个int也就是qux[3]，这个位置属于分配块里没承诺给你的冗余空间，暂时读写不会触发段错误。
• 测试场景太简单没有干扰：你申请完内存立刻就写qux[3]，写完马上就读，这时候这个内存位置还没被其他代码申请占用，你写进去的7没被别的数据覆盖，自然能原样读出来。

千万别觉得这次跑通了就说明越界访问没问题：未定义行为的结果是完全不可控的——换个系统、换个编译器优化等级、甚至代码里多写两行别的内存操作，这个位置就可能被别的变量占用，到时候要么读出来垃圾值，要么程序直接崩溃，甚至可能悄悄篡改别的数据，引出藏几个月都查不出来的诡异bug。malloc申请的内存大小当然决定了你的合法访问边界，越界访问不管跑多少次看起来正常，都是错的。

你运行的测试代码如下：

%load_ext cython

%%cython -a

from libc.stdlib cimport malloc

def main():
    cdef int *qux = <int*>malloc(3*sizeof(int))
    qux[0] = 4
    qux[1] = 5
    qux[2] = 6
    qux[3] = 7
    print(qux[0])
    print(qux[3])

额外提一句，实际写这类代码的时候，malloc返回的指针用完一定要记得调用free释放，不然还会有内存泄漏问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ignoring_gravity