为啥 C 标准中没有“recalloc”？

Posted 2023-02-14

【中文标题】为啥 C 标准中没有“recalloc”？

【英文标题】：Why is there no "recalloc" in the C standard?为什么 C 标准中没有“recalloc”？

【发布时间】：2015-04-13 18:43:22

【问题描述】：

每个人都知道：

realloc 调整现有内存块的大小或将其复制到更大的块中。 calloc 确保内存清零并防止算术溢出，通常适用于大型数组。

为什么 C 标准不提供像下面这样结合上述两者的函数？

void *recalloc(void *ptr, size_t num, size_t size);

它对于调整巨大的哈希表或自定义内存池的大小不是很有用吗？

【问题讨论】：

如果您只是将所有内容归零，那么调整大小没有什么意义 - 只需释放旧块，然后调用新块。

@PaulR：大概它只会将新内存清零（或者更确切地说，确保清零）。

标准库的重点不是提供丰富的炫酷功能。它提供了一组基本的构建块，您可以从中构建自己的酷功能。你的recalloc提案写起来很简单，因此，标准库不应该提供。

对我来说似乎是一个足够公平的提议，考虑所有因素

calloc() 有另一个 malloc() 没有的特性：在像 DOS 这样的神秘系统中：分配大于 SIZE_MAX 的数组的能力。因此代码可以calloc(60000u, sizeof (double))，即使size_t 是16 位。我想知道这是否符合 C 规范 - 但它似乎是正确的。

【参考方案1】：

我假设您只想将数组的新部分归零：

并非每个内存分配器都知道您在数组中使用了多少内存。例如，如果我这样做：

char* foo = malloc(1);

foo 现在指向至少一块 1 字节大的内存。但是大多数分配器会分配比 1 个字节多得多的字节（例如，8 个字节，以保持对齐）。

这也可能发生在其他分配中。内存分配器将至少分配您请求的内存，但通常只是多一点。

正是这个“稍微多一点”的部分把事情搞砸了（除了其他让事情变得困难的因素之外）。因为我们不知道它是否是有用的内存。如果它只是填充，而您 recalloc 它，并且分配器没有将它归零，那么您现在拥有“新”内存，其中包含一些非零值。

例如，如果我 recalloc foo 让它指向一个至少 2 字节大的新缓冲区会怎样。那个额外的字节会被清零吗？或不？应该是，但请注意，原始分配给了我们 8 个字节，因此重新分配不会分配任何新内存。就分配器而言，它不需要将任何内存归零（因为没有“新”内存归零）。这可能会导致我们的代码出现严重错误。

【讨论】：

这就是为什么这样的函数只对大块内存有用。

@Cornstalks：那么必须要注意的是，它只适用于之前由calloc 或它自己分配的内存。

@Matt：你可以这样做，但现在你把自己画到了一个奇怪的角落，这个recalloc 函数的用处正在下降。您可以通过添加越来越多的任意限制来使其工作，但在某些时候（越早越好），要求用户跟踪内存并在realloc 之后将新内存清零会更容易。跨度>

@Matt 我的建议 - 更清楚的是 - 是 100001 的 calloc-re-allocation，然后是 100008，然后回到 100001，然后重复。真正的块大小从未改变。但我确实看到，在减少时，填充字节可能为零 - 因此否定了保持先前请求大小的需要。感谢您的挑战。

@Cornstalks 就标准而言，没有额外的字节。分配额外的字节来“保持对齐”是特定实现可能会做的事情，就像它可能会跟踪请求的内存和发出的内存一样。正如我所说，recalloc 将强制实现清除那些额外的字节，当然。就像某些架构上的对齐要求迫使实现首先分配那些额外的字节一样。

【参考方案2】：

通常在 C 中，标准库的重点是不提供丰富的酷函数集。它是提供一套基本的构建块，您可以从中构建自己的酷功能。

您对recalloc 的建议写起来很简单，因此标准库不应该提供。

其他语言采用不同的方法：C# 和 Java 拥有超级丰富的库，可以让复杂的任务变得微不足道。但它们带来了巨大的开销。 C 的开销最小，这有助于使其可移植到各种嵌入式设备。

【讨论】：

您必须了解系统虚拟内存的所有信息才能高效地编写这样的函数，而无需调用memset。

@abelenky 他的意思是，某些操作系统从与malloc 页面不同的池中获取calloc 页面（如果可能），并且calloc 使用惰性分配和写时复制从全为零的页面。这就是为什么 Linux 上的 calloc 可以比 malloc 快（并且比 malloc 后跟 memset 快得多）。

@abelenky：您必须遍历整个块的其余部分，而不是依赖预置零的写时复制内存。

@MattMcNabb：没有size_t，还有很多其他人人都在用的东西。

@abelenky 我不会说recalloc 的提议版本编写起来很简单，即使使用memset：对于recalloc 作为零扩展副本，您必须保留跟踪内存的初始大小。恕我直言，realloc 背后的基本原理是让用户不必跟踪分配的内存大小。如果标准库只是提供必要的功能，那么一开始就不会引入realloc，因为它可以很容易地用条件malloc-copy-free语句来表达。