malloc(3)

NOM
malloc, free, calloc, realloc, reallocarray — Allocation et libération de mémoire dynamique

BIBLIOTHÈQUE
Bibliothèque C standard (libc, -lc)

SYNOPSIS
#include <stdlib.h>

void *malloc(size_t taille);
void free(void *ptr);
void *calloc(size_t nmemb, size_t taille);
void *realloc(void *ptr, size_t taille);
void *reallocarray(void *ptr, size_t nmemb, size_t taille);

    Exigences de macros de test de fonctionnalités pour la glibc (consulter feature_test_macros(7)) :

reallocarray() :
    Depuis la glibc 2.29 :
        _DEFAULT_SOURCE
    glibc 2.28 et précédentes :
        _GNU_SOURCE

DESCRIPTION

  malloc()
La fonction malloc() alloue taille octets et renvoie un pointeur sur la mémoire allouée. Le contenu de la zone de mémoire n'est pas initialisé. Si taille est nulle, malloc renvoie une valeur de pointeur unique qui pourra être passée ultérieurement à free() avec succès (consulter « Comportement non portable » pour les problèmes de portabilité).

  free()
La fonction free() libère l'espace mémoire pointé par ptr qui doit avoir été obtenu lors d'un appel antérieur à malloc() ou une fonction de la même famille. Autrement, ou si ptr a déjà été libéré, le comportement est indéterminé. Si ptr est NULL, aucune opération n'est effectuée.

  calloc()
La fonction calloc() alloue de la mémoire pour un tableau de nmemb éléments de taille taille octets chacun et renvoie un pointeur sur la mémoire allouée. La zone mémoire est initialisée à 0. Si nmemb ou taille vaut 0, calloc() renvoie alors une valeur de pointeur unique qui pourra être passée ultérieurement à free() avec succès.

Si la multiplication de nmemb par taille provoque un dépassement d'entier, calloc() renvoie une erreur. Par contre, aucun dépassement d'entier ne serait détecté lors de l'appel suivant à malloc(), avec pour conséquence l'allocation d'un bloc de mémoire incorrectement dimensionné :

    malloc(nmemb * taille);

  realloc()
La fonction realloc() modifie la taille du bloc de mémoire pointé par ptr à taille octets. Le contenu de la mémoire entre la zone de départ et le minimum des ancienne et nouvelle tailles n'est pas modifié. Si la nouvelle taille est plus grande que l'ancienne taille, le contenu de la zone de mémoire nouvellement allouée n'est pas initialisé.

Si ptr est égal à NULL, l'appel est équivalent à malloc(taille) pour toutes les valeurs de taille.

Si taille est égale à zéro et si ptr est différent de NULL, l'appel est équivalent à free(ptr) (consulter cependant « Comportement non portable » pour les problèmes de portabilité).

Excepté le cas où ptr est égal à NULL, il doit avoir été renvoyé par un appel précédent à malloc ou à une fonction de la même famille. Si la zone pointée a été déplacée, l'appel free(ptr) est effectué.

  reallocarray()
La fonction reallocarray() déplace éventuellement le bloc mémoire pointé par ptr et change sa taille pour qu'il soit suffisamment grand pour contenir un tableau de nmemb éléments faisant chacun taille octets. Elle équivaut à l'appel

    realloc(ptr, nmemb * taille);

Cependant, contrairement à cet appel de realloc(), reallocarray() échoue sans danger dans le cas où la multiplication entraînerait un dépassement. Si un tel dépassement se produit, reallocarray() renvoie une erreur.

VALEUR RENVOYÉE
Les fonctions malloc(), calloc(), realloc() et reallocarray() renvoient un pointeur vers la mémoire allouée qui est correctement alignée pour n'importe quel type dont la taille correspondra à la taille demandée ou sera inférieure à cette dernière. Si elles échouent, elles renvoient NULL et définissent errno pour indiquer l'erreur. Essayer d'allouer plus que PTRDIFF_MAX octets est considéré comme une erreur, car un objet de cette taille pourrait provoquer un dépassement lors d'une soustraction de pointeur ultérieure.

La fonction free() ne renvoie aucune valeur et préserve errno.

Les fonction realloc() et reallocarray() renvoient NULL si ptr est différent de NULL et si la taille demandée est égale à zéro, ce qui n'est pas considéré comme une erreur (consulter « Comportement non portable » pour les problèmes de portabilité). Dans le cas contraire, le pointeur renvoyé peut être identique à ptr si la zone mémoire n'a pas été déplacée (par exemple s'il y a assez de place pour l'étendre à son emplacement), ou peut être différent de ptr si la zone mémoire a été déplacée à une nouvelle adresse. Si ces fonctions échouent, le bloc mémoire originel reste intact ; il n'est ni libéré ni déplacé.

ERREURS
calloc(), malloc(), realloc() et reallocarray() peuvent échouer avec l'erreur suivante :

ENOMEM
    Plus de mémoire. Il est possible que l'application ait atteint les limites RLIMIT_AS ou RLIMIT_DATA décrites dans getrlimit(2).

VERSIONS
reallocarray() a été ajoutée dans la glibc 2.26.

Depuis la glibc 2.30, malloc() et les fonctions de la même famille refusent les tailles supérieures à PTRDIFF_MAX.

Depuis la glibc 2.33, free() préserve errno.

ATTRIBUTS
Pour une explication des termes utilisés dans cette section, consulter attributes(7).
Interface | Attribut | Valeur
malloc(), free(), calloc(), realloc() | Sécurité des threads | MT-Safe

STANDARDS
malloc(), free(), calloc(), realloc() : POSIX.1-2001, POSIX.1-2008, C99.

reallocarray() est une extension non standard apparue pour la première fois dans OpenBSD 5.6 et FreeBSD 11.0.

NOTES
Par défaut, Linux suit une stratégie d'allocation optimiste. Cela signifie que lorsque malloc() ne renvoie pas NULL, il n'y a aucune garantie que la mémoire soit véritablement disponible. S'il devait s'avérer que le système manque de mémoire, un ou plusieurs processus seraient tués par l'infâme « OOM killer » (gestionnaire de mémoire). Pour plus d'informations, consultez la description de /proc/sys/vm/overcommit_memory et /proc/sys/vm/oom_adj dans proc(5), ainsi que le fichier Documentation/vm/overcommit-accounting.rst des sources du noyau Linux.

En général, malloc() alloue la mémoire depuis le tas, et ajuste la taille du tas en conséquence avec sbrk(2). Lorsque les blocs de mémoire alloués sont plus larges que MMAP_THRESHOLD octets, l'implémentation de la glibc de malloc alloue la mémoire selon une projection anonyme privée avec mmap(2). MMAP_THRESHOLD vaut 128 ko par défaut et il est ajustable avec mallopt(3). Avant Linux 4.7, les allocations réalisées avec mmap(2) n’étaient pas affectées par la limitation de ressource RLIMIT_DATA ; depuis Linux 4.7, cette limite est aussi prise en compte pour les allocations faites avec mmap(2).

Pour éviter les corruptions d'applications multithread, les mutex sont utilisés en interne pour protéger les structures de données de gestion de mémoire utilisées dans ces fonctions. Dans une application multithread où les threads allouent et libèrent la mémoire en même temps, ces mutex risquent d'entrer en conflit. Pour gérer l'allocation de mémoire de façon évolutive dans les applications multithread, la glibc crée des domaines d'allocation mémoire si un conflit de mutex est détecté. Chaque domaine est un grand espace de mémoire qui est alloué en interne par le système (en utilisant brk(2) ou mmap(2)) et géré avec ses propres mutex.

Si votre programme utilise un allocateur de mémoire privé, il doit le faire en remplaçant malloc(), free(), calloc() et realloc(). Les fonctions de remplacement doivent implémenter les comportements de la glibc documentés, y compris la gestion de errno, les allocations de taille nulle et la surveillance des dépassements ; si ce n'est pas le cas, d'autres routines de la bibliothèque pourront se planter ou fonctionner de manière incorrecte. Par exemple, si la fonction qui remplace free() ne préserve pas errno, des routines de la bibliothèque apparemment sans rapport pourront échouer sans indiquer de raison valable dans errno. Un allocateur de mémoire privé devra peut-être aussi remplacer d'autres fonctions de la glibc ; consulter « Remplacer malloc » dans le manuel de la glibc pour plus de détails.

L'échec d'un allocateur de mémoire est presque toujours le signe d'une corruption du tas, à l'instar d'un débordement de bloc mémoire alloué ou d'une double libération du même pointeur.

L'implémentation de malloc() est personnalisable à l'aide des variables d'environnement. Pour plus de précisions, consultez mallopt(3).

  Comportement non portable
Le comportement de ces fonctions lorsque la taille demandée est égale à 0 est spécifique à la glibc ; d'autres implémentations peuvent renvoyer NULL sans définir errno et les programmes POSIX portables doivent tenir compte de ces comportements. Consultez realloc(3p).

La norme POSIX exige des allocateurs de mémoire qu'ils renseignent errno en cas d'erreur. Ce n'est cependant pas le cas de la norme C, et les applications portables vers des plateformes non-POSIX ne sont donc pas tenues de se plier à cette contrainte.

Les programmes portables ne doivent pas utiliser d'allocateurs de mémoire privés, car les normes C et POSIX ne permettent pas le remplacement des fonctions malloc(), free(), calloc() et realloc().

VOIR AUSSI
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)

Pour des détails sur l'implémentation de la bibliothèque GNU C, consulter https://sourceware.org/glibc/wiki/MallocInternals.

TRADUCTION
La traduction française de cette page de manuel a été créée par Christophe Blaess <https://www.blaess.fr/christophe/>, Stéphan Rafin <stephan.rafin@laposte.net>, Thierry Vignaud <tvignaud@mandriva.com>, François Micaux, Alain Portal <aportal@univ-montp2.fr>, Jean-Philippe Guérard <fevrier@tigreraye.org>, Jean-Luc Coulon (f5ibh) <jean-luc.coulon@wanadoo.fr>, Julien Cristau <jcristau@debian.org>, Thomas Huriaux <thomas.huriaux@gmail.com>, Nicolas François <nicolas.francois@centraliens.net>, Florentin Duneau <fduneau@gmail.com>, Simon Paillard <simon.paillard@resel.enst-bretagne.fr>, Denis Barbier <barbier@debian.org>, David Prévot <david@tilapin.org>, Grégoire Scano <gregoire.scano@malloc.fr> et Lucien Gentis <lucien.gentis@waika9.com>

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