修剪时 realloc 会失败（返回 NULL）吗？

Question

如果执行下一步：

int* array = malloc(10 * sizeof(int));

我使用 realloc：

array = realloc(array, 5 * sizeof(int));

在第二行（只有它），它可以返回NULL吗？

Answer 1

是的，它可以。realloc() 没有实现保证，即使在收缩时它也可以返回不同的指针。

例如，如果一个特定的实现为不同的对象大小使用不同的池，realloc() 实际上可能会在池中为较小的对象分配一个新块，并为较大的对象释放池中的块。因此，如果较小对象的池已满，它将失败并返回 NULL。

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或者它可能只是决定移动块更好

我刚刚使用以下程序通过 glibc 获取实际分配的内存大小：

#include <stdlib.h>                                                          
#include <stdio.h>                                                           

int main()                                                                   
{                                                                            
    int n;                                                                   

    for (n = 0; n <= 10; ++n)                                                
    {                                                                        
        void* array = malloc(n * sizeof(int));                               
        size_t* a2 = (size_t*) array;                                        

        printf("%d -> %zu\n", n, a2[-1]);                                    
    }                                                                        
}

n

因此，如果将 int[10] 缩小到 int[5]，分配的大小将从 48 缩小到 32，有效地提供 16 个空闲字节。因为（正如刚刚提到的）它不会分配小于 32 字节的任何内容，所以这 16 字节会丢失。

如果它将块移动到其他地方，整个 48 个字节将被释放，并且实际上可以在其中放入一些东西。当然，这只是一个科幻故事，并不是真正的实现；）。

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C99 标准中最相关的引用（7.20.3.4 realloc 函数）：

退货

4 realloc 函数返回一个指向新对象的指针（可能与旧对象的指针具有相同的值），或者如果新对象不能是空指针已分配。

'May' 是这里的关键词。它没有提及可能发生这种情况的任何具体情况，因此您不能依赖其中任何一种，即使它们乍一看听起来很明显。

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顺便说一句，我认为您可以认为 realloc() 有点过时了。如果你看一下 C++，新的内存分配接口（@98​​7654331@/delete 和分配器）甚至不支持这样的事情。他们总是希望你分配一个新块。但这只是一个松散的评论。

Answer 2

其他答案已经解决了这个问题，但假设您知道 realloc 调用是“修剪”，您可以将其包装为：

void *safe_trim(void *p, size_t n) {
    void *p2 = realloc(p, n);
    return p2 ? p2 : p;
}

并且返回值将始终指向大小为n的对象。

无论如何，由于realloc 的实现知道对象的大小，因此可以确定它正在“修剪”，从实现质量的角度来看，如果不在内部执行上述逻辑，那将是病态的糟糕.但是由于不需要realloc 来执行此操作，因此您应该自己执行此操作，可以使用上述包装器，也可以在调用realloc 时使用类似的内联逻辑。

Answer 3

语言（和库）规范没有做出这样的保证，就像它不保证“修剪”realloc 将保留指针值一样。

实现可能决定以最“原始”的方式实现realloc：通过对新内存块执行无条件的malloc、复制数据和free-ing 旧块。显然，这种实现在内存不足的情况下可能会失败。

Answer 4

不要指望它。标准没有这样的规定；它只是声明“如果无法分配新对象，则为空指针”。

你很难找到这样的实现，但根据标准，它仍然是合规的。

Answer 5

我怀疑在您描述的场景中可能存在理论上失败的可能性。

根据堆实现的不同，可能没有修剪现有分配块这样的事情。相反，首先分配一个较小的块，然后从旧块中复制数据，然后将其释放。

例如，桶堆策略可能就是这种情况（一些流行的堆使用，例如 tcmalloc）。

Answer 6

有点晚了，但至少有一个流行的实现，realloc() 具有较小的大小可能会失败：TCMalloc。 （至少就我理解的代码而言）

如果你读取文件tcmalloc.cc，在函数do_realloc_with_callback()中，你会看到如果你收缩得足够多（分配的内存的50%，否则会被忽略），TCMalloc会先分配新的内存（并且可能失败）然后复制它并删除旧内存。

我不会复制源代码，因为我不确定（TCMalloc 和 Stackoverflow 的）版权是否允许这样做，但这里有一个 link to the source（修订于 2019 年 5 月 17 日）。

Answer 7

realloc 不会在收缩现有内存时失败，因此它不会返回NULL。只有在扩展过程中失败，它才能返回NULL。

但是在某些架构中，收缩可能会失败，realloc 可以以不同的方式实现，例如单独分配较小的内存并释放旧内存以避免碎片。在这种情况下，缩小内存可以返回 NULL。但它的实现非常罕见。

但最好是在更安全的一面，在缩小内存后保持NULL检查。