MALLOC(3)

名前
malloc, free, calloc, realloc - 動的なメモリの割り当てと解放を行う

書式
#include <stdlib.h>

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

説明

malloc() 関数は size バイトを割り当て、 割り当てられたメモリに対する ポインタを返す。メモリの内容は初期化されない。 size が 0 の場合、 malloc() は NULL または free() に後で渡しても問題の起こらない 一意なポインタ値を返す。

free() 関数はポインタ ptr が指すメモリ空間を解放する。このポインタは、 以前に呼び出された malloc(), calloc(), realloc() のいずれかが返した値で なければならない。これ以外のポインタを指定したり、すでに free(ptr) が実行 されていたりした場合の動作は定義されていない。 ptr が NULL の場合には、何の動作も行われない。

calloc() 関数は size バイトの要素 nmemb 個からなる配列にメモリを 割り当て、割り当てられたメモリに対するポインタを返す。 メモリの内容は数値ゼロ (全ビットが 0 のバイト) にセットされる。 nmemb か size が 0 の場合、 calloc() は NULL または free() に後で渡しても問題の起こらない一意な ポインタ値を返す。

realloc() は、ポインタ ptr が示すメモリブロックのサイズを size バイト に変更する。領域の先頭から、新旧のサイズの小さい方の位置までの範囲の内容は 変更されない。新しいサイズが前のサイズよりも大きい場合、追加されたメモリは 初期化 されない。 ptr が NULL の場合には malloc(size) と等価である。 size が 0 で ptr が NULL でない場合には、 free(ptr) と等価である。 ptr が NULL 以外の場合、 ptr は以前に呼び出された malloc(), calloc(), realloc() のいずれかが返した値でなければならない。 ptr が指す領域が移動されていた場合は free(ptr) が実行される。

返り値
関数 calloc() と malloc() は、割り当てられたメモリへのポインタを返す。 割り当てられたメモリは、あらゆる種類の変数に対応できるようにアラインメントされる。 エラーの場合、これらの関数は NULL を返す。 size が 0 で呼び出した malloc() や、nmemb か size が 0 で呼び出した calloc() が成功した場合にも NULL が返される。

free() 関数は値を返さない。

realloc() 関数は新たに割り当てられたメモリへのポインタを返す。 これはあらゆる種類の変数に対応できるようにアラインメントされており、 ptr とは異なることもある。割り当て要求に失敗した場合は NULL が返る。 size が 0 の場合には、NULL もしくは free() に渡すことができるポインタが返る。 realloc() が失敗した場合には、元のブロックは変更されない。 つまり、解放されたり移動されたりはしない。

準拠
C89, C99.

注意
デフォルトでは、Linux は楽観的メモリ配置戦略を用いている。つまり、 malloc() が NULL でない値を返しても、そのメモリが実際に利用可能であること が保証されない。システムがメモリ不足状態になったとき、メモリ不足解決器 (OOM killer) によって一つまたは複数のプロセスが削除される。 詳しい情報は、proc(5) の /proc/sys/vm/overcommit_memory と proc/sys/vm/oom_adj、および Linux カーネルのソースファイルの Documentation/vm/overcommit-accounting を参照のこと。 通常、 malloc() は、ヒープからメモリを割り当て、必要に応じてヒープのサイズを sbrk(2) を使って調節する。 MMAP_THRESHOLD バイトよりも大きなメモリブロックを割り当てる場合、 glibc の malloc() 実装は mmap(2) を使ってプライベートな無名マッピング (anonymous mapping) として メモリを割り当てる。 デフォルトでは MMAP_THRESHOLD は 128 kB だが、 mallopt(3) を使って調整できる。 mmap(2) を使って行われたメモリ割り当ては RLIMIT_DATA リソース上限の影響を受けない (getrlimit(2) 参照)。 マルチスレッドアプリケーションでのデータ破損を回避するため、内部では mutexを 使用して、これらの関数で利用されるメモリ管理用のデータ構造を保護している。 複数のスレッドが同時にメモリの確保や解放を行うようなマルチスレッドアプリケー ションでは、これらの mutex の衝突が起こり得る。マルチスレッドアプリケーション でのメモリ割り当て処理にスケーラビリティを持たせるために、glibc では mutex の 衝突が検出された際には追加の メモリ割り当て領域 を作成する。 追加領域の各々は、(brk(2) や mmap(2) を使って) システムにより内部的に 割り当てられた大きな領域で、それぞれ独自の mutex により管理されている。 UNIX 98 標準では、 malloc(), calloc(), realloc() は実行に失敗したときに errno を ENOMEM に設定することになっている。 Glibc ではこれが守られていることを仮定している (またこれらのルーチンの glibc バージョンはこのことを守っている)。 個人的に別の malloc の実装を使っていて、その malloc がerrno を設定しない場合には、失敗した際に errno にエラーの理由を設定しないライブラリルーチンがあるかもしれない。

malloc(), calloc(), realloc(), free() における事故は、 ほとんどの場合はヒープの破壊 (corruption) が原因である。 例えば、割り当てられた領域をオーバーフローする、 同じポインタに二度 free する、などがこれにあたる。

Linux libc の新しいバージョン (5.4.23 より後) と glibc (2.x) には、 環境変数で動作を調整できる malloc() 実装が含まれている。 詳細は mallopt(3) を参照のこと。

関連項目
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)

この文書について
この man ページは Linux man-pages プロジェクトのリリース 3.54 の一部 である。プロジェクトの説明とバグ報告に関する情報は http://www.kernel.org/doc/man-pages/ に書かれている。