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BEZEICHNUNG
malloc, free, calloc, realloc, reallocarray - dynamischen Speicher belegen und freigeben
ÜBERSICHT
#include <stdlib.h> void *malloc(size_t Größe); void free(void *ptr); void *calloc(size_t nmemb, size_t Größe); void *realloc(void *ptr, size_t Größe); void *reallocarray(void *ptr, size_t nmemb, size_t Größe); Mit Glibc erforderliche Makros (siehe feature_test_macros(7)): reallocarray(): Seit Glibc 2.29: _DEFAULT_SOURCE Glibc 2.28 und älter: _GNU_SOURCE
BESCHREIBUNG
Die Funktion malloc() belegt Größe Byte und gibt einen Zeiger auf den belegten Speicherbereich zurück.
Der Speicher wird nicht initialisiert. Falls Größe 0 ist, wird malloc() entweder NULL zurückgeben oder
einen eindeutigen Zeigerwert, der später erfolgreich an free() übergeben werden kann.
free() gibt den Speicher frei, auf den ptr zeigt, welcher von einem früheren Aufruf von malloc(),
calloc() oder realloc() belegt worden sein muss. Andernfalls oder wenn free(ptr) bereits aufgerufen
wurde, ist das Verhalten nicht definiert. Wenn ptr NULL ist, wird keine Operation ausgeführt.
calloc() belegt Speicher für ein Feld von nmemb Elementen von jeweils Größe Byte und gibt einen Zeiger
auf den belegten Speicherbereich zurück. Der Speicher wird auf Null gesetzt. Falls nmemb oder Größe 0
ist, gibt calloc() entweder NULL zurück oder einen eindeutigen Zeigerwert, der später erfolgreich an
free() übergeben werden kann. Falls die Multiplikation von nmemb und Größe zu einem Ganzzahlüberlauf
führen würde, dann liefert calloc() einen Fehler zurück. Im Gegensatz dazu würde ein Ganzzahlüberlauf in
dem nachfolgenden Aufruf von malloc() nicht erkannt werden, was zu einer Zuweisung eines Speicherblocks
mit falscher Größe führen würde:
malloc(nmemb * Größe);
realloc() ändert die Größe des Speicherblocks, auf den ptr zeigt, auf Größe Byte. Der Inhalt bleibt
unverändert im Bereich vom Anfang des Speicherbereichs bis zum Minimum von alter und neuer Größe. Falls
die neue Größe die alte überschreitet, wird der zusätzliche Speicher nicht initialisiert. Falls ptr
gleich NULL ist, ist der Aufruf äquivalent zu malloc(Größe); falls die Größe gleich Null ist und ptr ist
von NULL verschieden, ist der Aufruf äquivalent zu free(ptr). Wenn ptr nicht NULL ist, muss er von einem
früheren Aufruf von malloc(), calloc() oder realloc() zurückgegeben worden sein. Falls der Bereich, auf
den verwiesen wurde, verschoben wurde, wird free(ptr) aufgerufen.
Die Funktion reallocarray() ändert die Größe des Speicherblocks, auf den ptr zeigt, damit er groß genug
für ein Feld von nmemb Elementen mit jeweils Größe Byte ist. Sie ist äquivalent zu dem Aufruf:
realloc(ptr, nmemb * Größe);
Allerdings schlägt reallocarray(), anders als obiger Aufruf von realloc(), sicher fehl, wenn die
Multiplikation überliefe. Falls solch ein Überlauf auftritt, liefert reallocarray() NULL, setzt errno auf
ENOMEM und lässt den ursprünglichen Speicherblock unverändert.
RÜCKGABEWERT
Die Funktionen malloc() und calloc() liefern einen Zeiger auf den reservierten Speicher, der geeignet für
jeden eingebauten Typ ausgerichtet ist. Tritt ein Fehler auf, geben diese Funktionen NULL zurück. NULL
kann auch durch einen erfolgreichen Aufruf von malloc() mit einer Größe von Null oder durch einen
erfolgreichen Aufruf von calloc() mit nmemb oder Größe gleich Null zurückgegeben werden.
Die Funktion free() gibt keinen Wert zurück.
Die Funktion realloc() gibt einen Zeiger auf den neu belegten Speicher zurück, welcher für jeden
eingebauten Typ passend ausgerichtet ist oder NULL, falls die Anfrage fehlschlug. Der zurückgelieferte
Zeiger kann zu ptr identisch sein, falls die Belegung nicht verschoben wurde (z.B. weil genug Platz
vorhanden war, um die Belegung am Ort selbst zu vergrößern) oder sich von ptr unterscheiden, falls die
Belegung an eine neue Adresse verschoben wurde. Falls Größe gleich 0 war, wird entweder NULL oder ein für
die Übergabe an free() geeigneter Zeiger zurückgegeben. Wenn realloc() scheitert, bleibt der
ursprüngliche Block unverändert - er wird nicht freigegeben oder verändert.
Im Erfolgsfall liefert die Funktion reallocarray() einen Zeiger auf den neu belegten Speicher zurück.
Beim Fehlschlag liefert sie NULL und der ursprüngliche Speicherblock bleibt unverändert.
FEHLER
calloc(), malloc(), realloc() und reallocarray() können mit den folgenden Fehlern fehlschlagen:
ENOMEM Speicher erschöpft. Möglicherweise erreichte die Anwendung die in getrlimit(2) beschriebene Grenze
RLIMIT_AS oder RLIMIT_DATA.
VERSIONEN
reallocarray() kam erstmals in Glibc 2.26 vor.
ATTRIBUTE
Siehe attributes(7) für eine Erläuterung der in diesem Abschnitt verwandten Ausdrücke. ┌─────────────────────┬───────────────────────┬─────────┐ │Schnittstelle │ Attribut │ Wert │ ├─────────────────────┼───────────────────────┼─────────┤ │malloc(), free(), │ Multithread-Fähigkeit │ MT-Safe │ │calloc(), realloc() │ │ │ └─────────────────────┴───────────────────────┴─────────┘
KONFORM ZU
malloc(), free(), calloc(), realloc(): POSIX.1-2001, POSIX.1-2008, C89, C99.
reallocarray() ist eine nicht standardisierte Erweiterung, die erstmals in OpenBSD 5.6 und FreeBSD 11.0
erschien.
ANMERKUNGEN
Standardmäßig verfolgt Linux eine optimistische Strategie bei der Speicherzuweisung. Das bedeutet nicht,
dass der Speicher garantiert verfügbar ist, wenn malloc() einen von NULL verschiedenen Zeiger zurück
gibt. Falls es sich herausstellt, dass das System über keinen freien Speicher verfügt, werden ein oder
mehrere Prozesse vom OOM-Killer getötet. Für weitere Informationen siehe die Beschreibung von
/proc/sys/vm/overcommit_memory und /proc/sys/vm/oom_adj in proc(5) sowie die Linux-Kernel-Quelldatei
Documentation/vm/overcommit-accounting.rst.
Normalerweise stellt malloc() Speicher auf dem Heap bereit und passt je nach Bedarf die Größe des Heaps
mittels sbrk(2) an. Bei der Zuweisung von Speicherblöcken größer als MMAP_THRESHOLD Bytes reserviert die
Glibc-Implementierung von malloc() mithilfe von mmap(2) den Speicher als ein privates anonymes Mapping.
MMAP_THRESHOLD ist standardmäßig 128 kB, kann aber mittels mallopt(3) angepasst werden. Vor Linux 4.7
waren Reservierungen unter Verwendung von mmap(2) von der Ressourcenbeschränkung RLIMIT_DATA nicht
betroffen; seit Linux 4.7 wird diese Beschränkung auch bei Reservierungen mittels mmap(2) durchgesetzt.
Um Verfälschungen in Multithread-Anwendungen zu vermeiden, werden intern Mutexe zum Schutz der
Speicherverwaltungs-Datenstrukturen eingesetzt, die von diesen Funktionen genutzt werden. In einer
Multithread-Anwendung, in denen Threads gleichzeitig Speicher zuweisen und freigeben, könnte es
Zugangskonflikte für diese Mutexe geben. Um die Speicherzuweisung in Multithread-Anwendungen skalierbar
zu bewältigen, erzeugt Glibc zusätzliche memory allocation arenas, wenn Mutex-Konflikte entdeckt wird.
Jede Arena ist eine große Speicherregion, die intern vom System (mit brk(2) oder mmap(2)) zugeordnet und
mit eigenen Mutexen verwaltet wird.
SUSv2 fordert von malloc(), calloc() und realloc() im Fehlerfall errno auf ENOMEM zu setzen. Glibc geht
davon aus, dass das getan wurde (und die Glibc-Versionen dieser Routinen tun es). Wenn Sie eine private
Implementierung von malloc verwenden, die errno nicht setzt, können bestimmte Bibliotheksroutinen ohne
einen Grund in errno fehlschlagen.
Abstürze in malloc(), calloc(), realloc() oder free() haben nahezu immer einen Bezug zu einem
beschädigten Heap, wie z.B. eine Nutzung von mehr als dem zugeordneten Bereich (overflowing) oder die
doppelte Freigabe eines Zeigers.
Die malloc()-Implementierung kann über Umgebungsvariablen eingestellt werden. Für Details siehe
mallopt(3).
SIEHE AUCH
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) Für Details über die GNU-C-Bibliotheksimplementierung, siehe ⟨https://sourceware.org/glibc/wiki/MallocInternals⟩.
KOLOPHON
Diese Seite ist Teil der Veröffentlichung 5.10 des Projekts Linux-man-pages. Eine Beschreibung des
Projekts, Informationen, wie Fehler gemeldet werden können sowie die aktuelle Version dieser Seite finden
sich unter https://www.kernel.org/doc/man-pages/.
ÜBERSETZUNG
Die deutsche Übersetzung dieser Handbuchseite wurde von Martin Eberhard Schauer
<Martin.E.Schauer@gmx.de>, Mario Blättermann <mario.blaettermann@gmail.com> und Helge Kreutzmann
<debian@helgefjell.de> erstellt.
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