malloc 对 calloc 的安全/性能影响？

Question

根据Linux手册页，calloc和malloc的区别在于malloc不初始化内存，而calloc会初始化内存。

这在实践中意味着如果我创建一个这样的结构：

struct Danger {
    char a;
    char b;
    char c;
    char d;
}

如果我用malloc 创建它：

struct Danger *dang = malloc(sizeof(struct Danger));

似乎dang->a 在这一点上真的可以是任何值，因为内存没有初始化。如果我使用calloc:

struct Danger *dang = calloc(1, sizeof(struct Danger));

我现在知道dang->a 必须等于\0。

malloc 可能存在的原因可能是您将立即写入已分配的整个内存空间，而您一开始并不真正关心那里的内容。这为您节省了一个额外的步骤，即清零无论如何都会被覆盖的数据

不过，从程序安全性和稳定性的角度来看，使用malloc 应该是例外而不是规则，因为它很容易导致未定义的行为。

两个问题：

• C 程序是否经常因malloc 而处理意外功能？这是一个相当频繁的问题吗？
• 如果我每次都使用calloc 而不是malloc，我真的会受到多少性能损失？

Answer 1

C 程序是否经常处理由于 malloc 导致的意外功能？这是一个相当频繁的问题吗？

他们经常处理“问题”，但通常会尽量不读取垃圾数据。这通常没有问题，因为无论如何都需要初始化数据。真正的危险在于无意中读取了垃圾/零数据，使用calloc()无法排除这种情况。

有一些方法可以确保程序不会读取垃圾数据。最简单的方法是使用valgrind 执行测试套件。它报告垃圾数据的任何读数。它还将捕获任何 use-after-free 错误、未分配内存的访问、丢失的内存块等。

如果我每次只使用calloc 而不是malloc，我真的会受到多少性能损失？

正是写入两次写入数据的开销。它可能会从缓存中删除一些有价值的数据，因此它实际上取决于内存块有多大，以及您之后使用的操作顺序来填充有意义的数据。

• 最坏的情况：归零会从缓存中驱逐需要填充内存块的数据。这些数据需要从内存中重新加载，这是性能影响的主要部分。对于大约几兆字节的内存块，这可能相当于大约 100 微秒的影响。细节取决于您的机器。

• 最佳情况：您在分配一个小内存块后立即填充它而不读取任何数据。在这种情况下，开销只是将数据写入一级缓存的开销。即使这是一个快速操作，您仍然可以期望归零与您自己的初始化花费相同的时间 - 缓存并不是无限快的。

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个人而言，当我需要零初始化块时，我只使用calloc() 作为获得零初始化块的便捷方式。通常情况并非如此。但它有时会发生。