NAZWA¶

malloc, free, calloc, realloc, reallocarray - przydziela i zwalnia pamięć dynamiczną

BIBLIOTEKA¶

Standardowa biblioteka C (libc, -lc)

SKŁADNIA¶

#include <stdlib.h>

void *malloc(size_t size);
void free(void *_Nullable p);
void *calloc(size_t n, size_t size);
void *realloc(void *_Nullable p, size_t size);
void *reallocarray(void *_Nullable p, size_t n, size_t size);

reallocarray():

    Od glibc 2.29:


        _DEFAULT_SOURCE


    glibc 2.28 i wcześniejsze:


        _GNU_SOURCE

OPIS¶

malloc(n * size);

realloc(p, n * size);

WARTOŚĆ ZWRACANA¶

Funkcje malloc(), calloc(), realloc() i reallocarray() zwracają wskaźnik do przydzielonej pamięci, który jest odpowiednio wyrównany dla dowolnego typu, który mieści się w żądanym lub mniejszym rozmiarze. W razie błędu funkcje te zwracają NULL i ustawiają errno. Próba przydzielenia więcej niż PTRDIFF_MAX bajtów jest uważana za błąd, ponieważ tak duże obiekty mogą później spowodować przepełnienie przy odjęciu wskaźnika.

Funkcja free() nie zwraca żadnej wartości i zachowuje errno.

Funkcje realloc() i reallocarray() zwracają NULL jeśli p nie wynosi NULL, a żądany rozmiar wynosi zero; nie jest to uważane za błąd (problemy z przenośnością opisano w rozdziale „Nieprzenośne zachowanie”). W innym przypadku, żądany wskaźnik może być taki sam jak p, jeśli alokacja nie została przesunięta (np. było miejsce na poszerzenie alokacji w miejscu) lub inny od p, jeśli alokację przeniesiono pod nowy adres. Jeśli funkcje te zawiodą, pierwotny blok pozostaje nienaruszony; nie jest zwalniany ani przesuwany.

BŁĘDY¶

calloc(), malloc(), realloc() i reallocarray() mogą zawieść z następującym błędem:

ENOMEM

Brak wolnej pamięci. Prawdopodobnie aplikację dotknął limit RLIMIT_AS lub RLIMIT_DATA opisany w getrlimit(2). Innym powodem, może być przekroczenie liczby mapowań określonej w /proc/sys/vm/max_map_count przez proces wywołujący.

ATRYBUTY¶

Informacje o pojęciach używanych w tym rozdziale można znaleźć w podręczniku attributes(7).

STANDARDY¶

malloc()

free()

calloc()

realloc()

C23, POSIX.1-2024.

reallocarray()

POSIX.1-2024.

HISTORIA¶

malloc()

free()

calloc()

realloc()

POSIX.1-2001, C89.

reallocarray()

glibc 2.26. OpenBSD 5.6, FreeBSD 11.0.

Od glibc 2.30, malloc() i powiązane funkcje odmówią rozmiarów większych od PTRDIFF_MAX.

free() zachowuje errno zaczynając od glibc 2.33.

UWAGI¶

Linux stosuje optymistyczną strategię przydzielania pamięci. Oznacza to, że gdy malloc() zwraca wartość różną od NULL, nie ma gwarancji, iż pamięć faktycznie jest dostępna. Jeśli okaże się, że systemowi brakło pamięci, niesławny zabójca OOM ("out-of-memory killer") zabije jeden lub więcej procesów. Więcej informacji zawiera opis plików /proc/sys/vm/overcommit_memory i /proc/sys/vm/oom_adj w proc(5) oraz plik Documentation/vm/overcommit-accounting.rst w źródłach jądra Linuksa.

Zwykle malloc() przydziela pamięć ze sterty i ustawia wymagany rozmiar sterty, używając sbrk(2). Podczas przydzielania bloków pamięci większych niż MMAP_THRESHOLD bajtów, implementacja malloc() w glibc używa prywatnych anonimowych map z mmap(2). MMAP_THRESHOLD domyślnie wynosi 128 kB, ale można to zmienić za pomocą mallopt(3). Przed Linuksem 4.7, limit zasobów RLIMIT_DATA (patrz getrlimit(2)) nie miał zastosowania do pamięci przydzielonej przy użyciu mmap(2); od Linuksa 4.7 limit ten stosuje się również dla alokacji dokonywanych za pomocą mmap(2).

Aby uniknąć uszkodzenia pamięci w aplikacjach wielowątkowych, funkcje te wewnętrznie stosują muteksy, chroniące struktury danych odnoszące się do zarządzania pamięcią. W aplikacji wielowątkowej, w której wątki jednocześnie przydzielają i zwalniają pamięć mogą występować oczekiwania na dostęp do muteksów. Aby przydział pamięci w aplikacji wielowątkowej był skalowalny, biblioteka glibc tworzy dodatkowe areny przydziału pamięci, jeśli wykryte zostanie oczekiwanie na mutex. Każda arena jest dużym regionem pamięci wewnętrznie zaalokowanym przez system (za pomocą brk(2) lub mmap(2)) i jest zarządzana przy użyciu jej własnych muteksów.

Jeśli dany program używa prywatnego alokatora pamięci, powinien to czynić przez zastąpienie malloc(), free(), calloc() i realloc(). Funkcje zastępujące muszą implementować opisywane zachowania glibc, w tym obsługę errno, alokację o zerowym rozmiarze i sprawdzanie przepełnienia; w innym przypadku inne funkcje biblioteczne mogą się załamać lub działać niepoprawnie. Na przykład, jeśli zastępcze free() nie będzie zachowywać errno, to pozornie niepowiązane funkcje biblioteczne mogą zawodzić bez prawidłowej przyczyny w errno. Prywatne alokatory pamięci mogą spowodować konieczność zastąpienia również innych funkcji glibc; więcej szczegółów w rozdziale „Replacing malloc” w podręczniku glibc.

Załamania w alokatorach pamięci są niemal zawsze związane z uszkodzeniami sterty, takimi jak przekroczenie rozmiaru przydzielonego fragmentu lub dwukrotne zwolnienie tego samego wskaźnika.

Implementację malloc() można dostosowywać za pomocą zmiennych środowiskowych. Szczegóły opisano w mallopt(3).

USTERKI¶

Programiści mogliby oczekiwać, że realloc(p, size) jest spójne z free(p) i malloc(size), jako że takie zachowanie występuje w ogólnym przypadku. Nie jest to wprost wymagane przez POSIX.1-2024 ani C11, jednak wszystkie zgodne implementacje są tu spójne.

Implementacja realloc() w glibc nie jest z tym spójna, dlatego wywoływanie realloc(p, 0) jest niebezpieczne w glibc.

Trywialnym obejściem problemu w glibc jest wywołanie w postaci realloc(p, size?size:1).

Obejściem problemu w reallocarray() w glibc, które cierpi na tę samą usterkę, byłoby reallocarray(p, n?n:1, size?size:1).

PRZYKŁADY¶

#include <err.h>
#include <stddef.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define MALLOCARRAY(n, type)  ((type *) my_mallocarray(n, sizeof(type)))
#define MALLOC(type)          MALLOCARRAY(1, type)
static inline void *my_mallocarray(size_t n, size_t size);
int
main(void)
{


    char  *p;


    p = MALLOCARRAY(32, char);


    if (p == NULL)


        err(EXIT_FAILURE, "malloc");


    strlcpy(p, "foo", 32);


    puts(p);
}
static inline void *
my_mallocarray(size_t n, size_t size)
{


    return reallocarray(NULL, n, size);
}

ZOBACZ TAKŻE¶

valgrind(1), brk(2), mmap(2), alloca(3), malloc_get_state(3), malloc_info(3), malloc_trim(3), malloc_usable_size(3), mallopt(3), mcheck(3), mtrace(3), posix_memalign(3)

Szczegóły na temat implementacji biblioteki GNU C są dostępne pod adresem https://sourceware.org/glibc/wiki/MallocInternals.

TŁUMACZENIE¶

Tłumaczenie niniejszej strony podręcznika: Andrzej Krzysztofowicz <ankry@green.mf.pg.gda.pl>, Robert Luberda <robert@debian.org> i Michał Kułach <michal.kulach@gmail.com>

Niniejsze tłumaczenie jest wolną dokumentacją. Bliższe informacje o warunkach licencji można uzyskać zapoznając się z GNU General Public License w wersji 3 lub nowszej. Nie przyjmuje się ŻADNEJ ODPOWIEDZIALNOŚCI.

Błędy w tłumaczeniu strony podręcznika prosimy zgłaszać na adres listy dyskusyjnej manpages-pl-list@lists.sourceforge.net.