malloc(0) 返回什么？ [复制]

Question

malloc(0) 返回什么？

realloc(malloc(0),0) 的答案是否相同？

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
int main()
{
        printf("%p\n", malloc(0));
        printf("%p\n", realloc(malloc(0), 0));
        return 0;
}

Linux GCC 的输出：

manav@manav-workstation:~$ gcc -Wall mal.c
manav@manav-workstation:~$ ./a.out
0x9363008
(nil)
manav@manav-workstation:~$

malloc(0) 的输出每次都在变化。这是标准答案吗？除了学术研究之外，为什么有人会对获得这样的指针感兴趣？

编辑：

如果malloc(0) 返回虚拟指针，那么下面是如何工作的：

int main()
{
    void *ptr = malloc(0);
    printf("%p\n", realloc(ptr, 1024));
    return 0;
}

编辑：

以下代码为每次迭代输出“可能”。为什么它不会失败？

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
int main()
{

        int i;
        void *ptr;
        printf("Testing using BRUTE FORCE\n");
        for (i=0; i<65000; i++)
        {
                ptr = malloc(0);
                if (ptr == realloc(ptr, 1024))
                        printf("Iteration %d: possible\n", i);
                else
                {
                        printf("Failed for iteration %d\n", i);
                        break;
                }
        }
        return 0;
}

Answer 1

其他人已经回答了malloc(0) 的工作原理。我将回答您提出的尚未回答的问题之一（我认为）。问题是关于realloc(malloc(0), 0)：

malloc(0) 返回什么？ realloc(malloc(0),0) 的答案是否相同？

标准是这样说realloc(ptr, size)的：

• 如果ptr 是NULL，它的行为类似于malloc(size)，
• 否则（ptr 不是NULL），它会释放ptr 指向的旧对象指针，并返回一个指向新分配缓冲区的指针。但是如果size 为0，C89 说效果相当于free(ptr)。有趣的是，我在 C99 草案（n1256 或 n1336）中找不到该声明。在 C89 中，在这种情况下返回的唯一合理值是 NULL。

所以，有两种情况：

• malloc(0) 在实现上返回 NULL。那么你的realloc() 调用就相当于realloc(NULL, 0)。这相当于上面的malloc(0)（在本例中为NULL）。
• malloc(0) 返回非NULL。那么，调用就相当于free(malloc(0))。在这种情况下，malloc(0) 和 realloc(malloc(0), 0)不等效。

注意这里有一个有趣的情况：在第二种情况下，当malloc(0)成功返回非NULL时，它仍然可能返回NULL来表示失败。这将导致类似：realloc(NULL, 0) 的调用，这将等同于 malloc(0)，它可能会或可能不会返回 NULL。

我不确定 C99 中的省略是否是疏忽，或者这是否意味着在 C99 中，非NULL 的realloc(ptr, 0) ptr 不等于free(ptr)。我刚刚用gcc -std=c99试了一下，上面的等价于free(ptr)。

编辑：我想我明白你的困惑是什么：

让我们看一下示例代码中的一个 sn-p：

ptr = malloc(0);
if (ptr == realloc(ptr, 1024))

以上与malloc(0) == realloc(malloc(0), 1024)不一样。在第二个中，malloc() 调用两次，而在第一个中，您将先前分配的指针传递给 realloc()。

让我们先分析第一个代码。假设 malloc(0) 在成功时不返回 NULL，则 ptr 具有有效值。当您执行realloc(ptr, 1024) 时，realloc() 基本上会为您提供一个大小为 1024 的新缓冲区，而 ptr 将变为无效。符合要求的实现可能会返回与 ptr 中已有的地址相同的地址。因此，您的 if 条件可能会返回 true。 （但是请注意，在realloc(ptr, 1024) 之后查看ptr 的值可能是未定义的行为。）

现在你问的问题是：malloc(0) == realloc(malloc(0), 1024)。在这种情况下，我们假设 LHS 和 RHS 上的 malloc(0) 都返回非NULL。然后，保证它们是不同的。此外，LHS 上malloc() 的返回值还不是free()d，因此任何其他malloc()、calloc() 或realloc() 可能不会返回该值。这意味着如果您将条件写为：

if (malloc(0) == realloc(malloc(0), 1024)
    puts("possible");

您不会在输出中看到possible（除非malloc() 和realloc() 都失败并返回NULL）。

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

int main(void)
{
    void *p1;
    void *p2;

    p1 = malloc(0);
    p2 = realloc(p1, 1024);
    if (p1 == p2)
        puts("possible, OK");

    /* Ignore the memory leaks */
    if (malloc(0) == realloc(malloc(0), 1024))
        puts("shouldn't happen, something is wrong");
    return 0;
}

在 OS X 上，我的代码在运行时没有输出任何内容。在 Linux 上，它打印 possible, OK。

Answer 2

malloc(0) 就 C99 而言是实现定义。

来自 C99 [第 7.20.3 节]

连续调用calloc分配的存储顺序和连续性， malloc 和 realloc 函数未指定。如果分配返回的指针 成功被适当地对齐，以便它可以分配给指向任何类型对象的指针 然后用于访问分配的空间中的此类对象或此类对象的数组 （直到空间被显式释放）。分配对象的生命周期延长 从分配到解除分配。每个这样的分配都应产生一个指向 与任何其他对象脱节的对象。返回的指针指向开始（最低字节 地址）的分配空间。如果无法分配空间，则为空指针 回来。 如果请求的空间大小为零，则行为是实现- 定义：要么返回一个空指针，要么行为就像大小是一些 非零值，但返回的指针不得用于访问对象。

Answer 3

在 C89 中，malloc(0) 取决于实现 - 我不知道 C99 是否已修复此问题。在 C++ 中，使用：

char * p = new char[0];

定义明确——你得到一个有效的非空指针。当然，您不能在不调用未定义行为的情况下使用指针访问它所指向的内容。

至于为什么存在，这对于某些算法来说很方便，并且意味着您不需要在代码中乱扔零值测试。

Answer 4

C99 标准

如果无法分配空间，则 返回空指针。如果尺寸 请求的空间为零，则 行为是实现定义的： 要么返回空指针，要么 行为就像大小一样 一些非零值，除了 返回的指针不得用于 访问一个对象。

Answer 5

comp.lang.c FAQ 有the following 说：

ANSI/ISO 标准规定它可以 做任何一个；行为是 实现定义（见问题 11.33)。可移植代码必须注意不要调用 malloc(0)，或者 为空值的可能性做好准备 返回。

因此，最好避免使用malloc(0)。

Answer 6

还有一点没人愿意谈论，在您的第一个程序中，长度为 0 的 realloc 与 free 相同。

来自 Solaris 手册页：

realloc() 函数改变指向的块的大小 到 ptr 到 size 字节并返回指向（可能已移动）块的指针。内容将保持不变 新旧尺寸较小。如果ptr 是NULL，realloc() 对于指定的大小，其行为类似于 malloc()。如果size 是0 而ptr 不是空指针，指向的空间是做的 可供应用程序进一步分配，但 未返回系统。内存返回系统 仅在应用程序终止时。

如果一个人不知道这可能是一个糟糕的惊喜的来源（发生在我身上）。

Answer 7

参见 C99，第 7.20.3 节：

如果请求的空间大小是 零，行为是 实现定义：要么为空 返回指针，或行为 好像大小是一些非零 值，除了返回的 指针不得用于访问 对象。

这对所有三个分配函数都有效（即calloc()、malloc() 和realloc()）。

Answer 8

我认为这取决于。 我检查了 Visual Studio 2005 的源代码，并在 _heap_alloc 函数中看到了这一点：

if (size == 0)
    size = 1;

我认为在许多情况下您可能需要一个有效的指针，即使是在请求零字节时也是如此。 这是因为这种一致的行为使检查指针变得更容易，因为：如果你有一个非 NULL 指针，那没关系；如果你有一个 NULL 指针，你可能有问题。 这就是为什么我认为大多数实现都会返回一个有效的指针，即使是在请求零字节时也是如此。

Answer 9

如果 malloc(0) 返回虚拟指针，那么以下是如何工作的：

void *ptr = malloc(0);

printf("%p\n", realloc(ptr, 1024));

我不知道您所说的“虚拟指针”是什么意思。如果malloc(0) 返回非NULL，则ptr 是指向大小为零的内存块的有效指针。 malloc 实现以特定于实现的方式保存此信息。 realloc 知道（特定于实现的）方法来确定 ptr 指向大小为零的内存块。

(malloc/realloc/free 如何做到这一点是特定于实现的。一种可能性是分配比请求多 4 个字节并将大小存储在内存块之前。在这种情况下，((int *)ptr)[-1]将给出内存块大小，即0。你不应该在你的代码中这样做，它仅供realloc和free使用。