Unter welchen Umständen kann malloc NULL zurückgeben?

Question 1

Das ist mir noch nie passiert, und ich programmiere jetzt schon seit Jahren.

Kann mir jemand ein Beispiel für ein nicht-triviales Programm geben, in dem malloc geht eigentlich nicht?

Ich spreche nicht von Gedächtniserschöpfung: Ich suche nach dem einfachen Fall, wenn Sie nur einen Speicherblock in einer vom Benutzer angegebenen gebundenen Größe zuweisen, sagen wir eine ganze Zahl, verursacht malloc Versagen.

Question 2

Sie müssen in eingebetteten Systemen etwas arbeiten, dort erhalten Sie häufig NULL zurückgegeben 🙂

In modernen Massive-Address-Space-and-Backing-Store-Systemen ist es viel schwieriger, nicht mehr genug Arbeitsspeicher zu haben, aber in Anwendungen, in denen Sie große Datenmengen verarbeiten, wie GIS oder In-Memory-Datenbanken, oder an Orten, an denen Ihre Fehlerhafter Code führt zu einem Speicherleck.

Aber es spielt wirklich keine Rolle, ob Sie es noch nie zuvor erlebt haben – die Norm sagt, dass es passieren kann, also sollten Sie damit rechnen. Ich bin in den letzten Jahrzehnten auch nicht von einem Auto angefahren worden, aber das bedeutet nicht, dass ich über Straßen laufe, ohne vorher nachzusehen.

Und nochmal deine Bearbeitung:

Ich spreche nicht von Gedächtniserschöpfung, …

genau dieses Definition der Gedächtniserschöpfung ist malloc nicht den gewünschten Platz geben. Es ist unerheblich, ob dies durch die Zuweisung des gesamten verfügbaren Speichers oder durch Heap-Fragmentierung verursacht wird, was bedeutet, dass Sie keinen zusammenhängenden Block erhalten können, obwohl die Gesamtheit aller freien Blöcke im Speicherbereich höher ist, oder ob Sie Ihre Adressraumnutzung künstlich einschränken, z. B. mithilfe der standardkonformen Funktion :

void *malloc (size_t sz) { return NULL; }

Der C-Standard unterscheidet nicht zwischen Modi des Scheiterns, nur dass es gelingt oder fehlschlägt.

Question 3

Ja.

Versuchen Sie es einfach malloc mehr Speicher, als Ihr System bereitstellen kann (entweder durch Erschöpfung Ihres Adressraums oder durch virtuellen Speicher – je nachdem, welcher Wert kleiner ist).

malloc(SIZE_MAX)

werde es wohl machen. Wenn nicht, wiederholen Sie einige Male, bis Sie aufgebraucht sind.

Question 4

Jedes in C geschriebene Programm, das dynamisch mehr Speicher zuweisen muss, als das Betriebssystem derzeit zulässt.

Zum Spaß, wenn Sie Ubuntu verwenden, geben Sie ein

 ulimit -v 5000

Jedes Programm, das Sie ausführen, wird höchstwahrscheinlich abstürzen (aufgrund eines Malloc-Fehlers), da Sie die Menge an verfügbarem Speicher für einen beliebigen Prozess auf eine markige Menge begrenzt haben.

Question 5

Sofern Ihr Speicher nicht bereits vollständig reserviert ist (bzw schwer fragmentiert), die einzige Möglichkeit zu haben malloc() Rückkehr a NULL-Zeiger soll Speicherplatz der Größe Null anfordern:

char *foo = malloc(0);

Zitieren aus dem C99-Standard, §7.20.3, Unterabschnitt 1:

Wenn die Größe des angeforderten Speicherplatzes null ist, ist das Verhalten implementierungsdefiniert: Entweder wird ein Nullzeiger zurückgegeben, oder das Verhalten ist so, als wäre die Größe ein Wert ungleich null, außer dass der zurückgegebene Zeiger nicht zum Zugriff auf ein Objekt verwendet werden soll.

Mit anderen Worten, malloc(0) kann a zurückgeben NULL-Zeiger oder ein gültiger Zeiger auf null zugewiesene Bytes.

Question 6

Wählen Sie eine beliebige Plattform, obwohl Embedded wahrscheinlich einfacher ist. malloc (oder new) eine Tonne RAM (oder RAM im Laufe der Zeit verlieren oder sogar mit naiven Algorithmen fragmentieren). Boom. malloc kehrt zurück NULL für mich gelegentlich, wenn “schlechte” Dinge passieren.

Als Antwort auf Ihre Bearbeitung. Wieder ja. Die Speicherfragmentierung im Laufe der Zeit kann dazu führen, dass sogar eine einzige Zuordnung eines int kann scheitern. Denken Sie auch daran malloc weist nicht nur 4 Bytes für an zu int, kann aber so viel Platz einnehmen, wie er möchte. Es hat seinen eigenen Buchhaltungskram und wird ziemlich oft mindestens 32-64 Bytes aufnehmen.

Question 7

Auf einem mehr oder weniger Standardsystem mit einem Standard-Malloc mit einem Parameter gibt es drei mögliche Fehlermodi (die mir einfallen):

1) Die angeforderte Zuteilungsgröße ist nicht zulässig. Manche Systeme erlauben z. B. keine Zuweisung > 16 MB, selbst wenn mehr Speicher verfügbar ist.

2) Ein zusammenhängender freier Bereich der angeforderten Größe mit Standardgrenze kann nicht in der Halde lokalisiert werden. Es mag noch viel Haufen geben, aber einfach nicht genug in einem Stück.

3) Der gesamte zugeordnete Heap hat eine “künstliche” Grenze überschritten. Beispielsweise kann es dem Benutzer untersagt sein, mehr als 100 MB zuzuweisen, selbst wenn 200 MB frei und für das “System” in einem einzigen kombinierten Heap verfügbar sind.

(Natürlich können Sie Kombinationen aus 2 und 3 erhalten, da einige Systeme dem Heap nicht zusammenhängende Adressraumblöcke zuweisen, wenn dieser wächst, wodurch die „Heap-Größenbeschränkung“ auf die Gesamtzahl der Blöcke gesetzt wird.)

Beachten Sie, dass einige Umgebungen zusätzliche Malloc-Parameter wie Ausrichtung und Pool-ID unterstützen, die ihre eigenen Wendungen hinzufügen können.

Question 8

Überprüfen Sie einfach die Handbuchseite von malloc.

Bei Erfolg ein Zeiger auf den von der Funktion zugewiesenen Speicherblock.
Der Typ dieses Zeigers ist immer void*, der in den gewünschten Datenzeigertyp umgewandelt werden kann, um dereferenzierbar zu sein.
Wenn die Funktion den angeforderten Speicherblock nicht zuordnen konnte, wird ein Nullzeiger zurückgegeben.