malloc(0) 返回什么？

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) 的输出每次都会发生变化。这是标准答案吗？除了学术研究之外，为什么会有人对获得这样的指针感兴趣呢？

编辑：

如果malloc(0)返回虚拟指针，那么以下代码如何工作：

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” 。为什么它不应该失败？

#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得到解答的问题之一（我认为）。问题是关于 realloc(malloc(0), 0) 的：

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

标准对于realloc(ptr, size)是这么说的：

• 如果ptr是NULL，它的行为就像malloc(size) code>，
• 否则（ptr 不是 NULL），它会释放 ptr 指向的旧对象指针，并返回指向新分配的缓冲区的指针。但如果size为0，C89表示效果相当于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。

因此，有两种情况：

• malloc(0) 在实现上返回 NULL。那么您的 realloc() 调用相当于 realloc(NULL, 0)。这相当于上面的 malloc(0) （在本例中为 NULL）。
• malloc(0) 返回非NULL。然后，该调用相当于free(malloc(0))。在这种情况下，malloc(0) 和 realloc(malloc(0), 0) 不等价。

请注意，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 code> 表示失败。这将导致类似的调用：realloc(NULL, 0)，这相当于malloc(0)，它可能返回也可能不返回NULL< /代码>。

我不确定 C99 中的遗漏是否是一个疏忽，或者是否意味着在 C99 中，realloc(ptr, 0) 对于非 NULL ptr 不等于 free(ptr)。我刚刚用gcc -std=c99尝试过，上面相当于free(ptr)。

编辑：我想我明白您的困惑是什么：

让我们看一下示例代码中的片段：

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

上面与 malloc(0) == realloc(malloc(0) 不同，1024）。在第二个中，malloc() 调用进行了两次，而在第一个中，您将先前分配的指针传递给realloc()。

我们先分析第一段代码。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，并且 ptr 变为无效的。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。）

现在您问的问题是：malloc(0 ) == realloc(malloc(0), 1024)。在本例中，我们假设左侧和右侧的 malloc(0) 均返回非 NULL。那么，它们就保证是不同的。此外，LHS 上 malloc() 的返回值尚未被 free() 释放，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");

您将不会在输出中看到 possible（除非 malloc() 和 realloc()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，我的代码运行时没有输出任何内容。在 Linux 上，它打印 possible, OK。

Answer 2

就 C99 而言，malloc(0) 是实现定义的。

来自 C99 [第 7.20.3 节]

通过连续调用calloc分配的存储的顺序和连续性，
malloc 和 realloc 函数未指定。如果分配则返回指针
成功时进行适当对齐，以便可以将其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
（直到空间被明确释放）。已分配对象的生命周期延长
从分配到释放。每个这样的分配应产生一个指向
与任何其他对象不相交的对象。返回的指针指向开始（最低字节
地址）分配的空间。如果无法分配空间，则为空指针
回来了。 如果请求的空间大小为零，则行为是执行 -
已定义：要么返回空指针，要么行为就好像大小是某个
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];

定义良好 - 您将获得一个有效的非空指针。当然，您不能使用指针来访问它所指向的内容而不调用未定义的行为。

至于为什么存在这种情况，它对于某些算法来说很方便，并且意味着您不需要在代码中进行零值测试。

Answer 4

C99标准

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

Answer 5

comp.lang.c 常见问题解答有 以下说：

ANSI/ISO 标准表示它可能
做其中一个；的行为是
实现定义的（参见问题
11.33）。可移植代码必须注意不要调用 malloc(0)，或者
为空的可能性做好准备
返回。

因此，最好避免使用 malloc(0)。

Answer 6

有一点还没有人愿意谈论，在你的第一个程序中，长度为 0 的 realloc 与 free 是一样的。

来自 Solaris 手册页：

realloc()函数改变指向的块的大小
将 ptr 转换为 size 字节并返回指向（可能已移动）块的指针。截止日期前内容将保持不变
新旧尺寸中较小的一个。如果ptr为NULL，则realloc()
对于指定的大小，其行为类似于 malloc()。如果大小为0
并且ptr不是空指针，指向的空间已被创建
但可供应用程序进一步分配
没有返回到系统。内存返回给系统
仅在应用程序终止时。

如果一个人不知道这可能会带来糟糕的惊喜（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 null
返回指针，或者行为
就好像大小是非零的
值，除了返回的
指针不得用于访问
对象。

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

Answer 8

我认为这取决于。
我检查了 Visual Studio 2005 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，即使在要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加容易，因为： 如果您有一个非 NULL 指针，那么就可以了；如果你有一个 NULL 指针，你可能会遇到问题。
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，即使在要求零字节时也是如此。

Answer 9

如果 malloc(0) 返回虚拟指针，那么以下内容如何工作：

void *ptr = malloc(0);

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

我不知道你所说的“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。一种可能是分配比请求多 4 个字节并存储大小在这种情况下，((int *)ptr)[-1] 将给出内存块大小，即 0。从您的代码来看，它仅供 realloc 和 free 使用）。