MALLOC(3)

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) (dieses Verhalten ist nicht portierbar, siehe ANMERKUNGEN). 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(), calloc(), realloc() | Multithread-Fähigkeit | MT-Safe

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).

  Nichtportierbares Verhalten
Das Verhalten von realloc(), wenn Größe 0 ist und ptr nicht NULL ist, ist Glibc-spezifisch; andere Implementierungen könnten NULL zurückliefern und errno setzen. Portierbare POSIX-Programme sollten dies vermeiden. Siehe realloc(3p).

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 5.13 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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