fprintf在底层使用malloc()吗？

Question

我希望有一个最简的o-damn-malloc-just-failed处理程序，它可以将一些信息写入文件（可能只是标准错误）。 我更喜欢使用fprintf()而不是write()，但如果fprintf()本身尝试进行内存分配，则这将失败。

是否存在某种保证，无论是在C标准中还是仅在glibc中，fprintf都不会这样做？

- Adrian Ratnapala

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重要提示！！！在malloc处理程序中，为了确保安全，您应该执行以下操作：a）重新注册malloc处理程序（所有4个）到标准处理程序 b）进行日志记录等操作。 c）根据调用者的需要执行实际的内存重新分配/释放。 d）恢复您的处理程序。 e）然后继续退出。这具有重要优点，即您仍然可以在处理过程中执行任何所需操作，并且无需担心它们是否正在使用malloc。我曾经这样做过。文件太慢了，我使用了一个套接字。 :) - Ethouris

只是为了澄清，我实际上没有注册任何malloc处理程序。我只是有一些低级函数调用malloc()，当分配失败时，我希望该函数打印一个日志消息。 - Adrian Ratnapala

啊！首先，如果malloc()失败了，你怎么能继续程序呢？我猜你唯一能做的就是在文本中打印预定义的消息并使用write()发送它。通常，现代软件中的分配失败都被视为“在分配失败时调用abort()”。如果这是用于调试/诊断，核心转储将比任何错误消息告诉您更多（除非您当然已经破坏了堆栈）。 - Ethouris

这就是我提出问题的确切动机：在退出之前，我想要可靠地传递一条消息。我想知道是否可以使用 printf() 来实现，或者我必须坚持使用 write()。 - Adrian Ratnapala

所以，你应该为最坏的情况做好准备 - 也就是说，printf() 很可能会调用 malloc()。 - Ethouris

不要忘记，即使没有内存可用，如果启用了过度承诺（通常对于Unix / Linux系统而言），malloc通常也不会失败。 - lalala

Answer 1

不能保证不会发生，但是我见过的大多数实现 tend to use a fixed size buffer for creating the formatted output string ^(a)（通常使用固定大小的缓冲区来创建格式化的输出字符串）。

就glibc而言（源代码在这里），stdio-common/vfprintf.c内确实调用了malloc，许多printf家族在底层都使用它，所以如果我是你，我不会依赖它。甚至像sprintf这样的字符串缓冲区输出调用，你可能认为不需要它，似乎也会在设置一些棘手的类似于FILE的字符串句柄之后解析到该调用——参见libio/iovsprintf.c。

我的建议是编写自己的代码来进行输出，以确保在幕后没有进行任何内存分配（当然希望write本身不会这样做（不像*printf会这样做））。由于你可能不会输出太多的转换内容（可能只是"Dang, I done run outta memory!"），因此对格式化输出的需求应该是有问题的。

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^(a) C99环境考虑给出了一个提示，即至少有一些早期的实现具有缓冲限制。从我对Turbo C的记忆来看，我认为4K左右是极限，确实，C99规定（在7.19.6.1 fprintf中）：

  

任何单个转换产生的字符数都应至少为4095。

（C89的任务是将现有做法编码成标准，而不是创建一种新语言，这也是为什么一些这些最小值/最大值被放入标准的原因之一——它们被带入到后来的标准版本中）。

- paxdiablo

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@DevSolar，通常需要某种缓冲区，例如将整数和浮点数扩展为其字符表示形式。它不必很大，并且可以分段使用，每个％-项一次，而不是整个输出一次（这将需要更大的缓冲区）。 C99的环境限制表明需要考虑某些实现 - 请参见更新。 - paxdiablo

@paxdiablo：不一定。我使用递归实现了printf()，而且没有使用任何缓冲区。 - DevSolar

@DevSolar：我没有看到你的实现，但是我要指出递归使用了一个缓冲区——那个缓冲区就是栈。你仍然会遇到实现限制。 - Billy ONeal

@Dev：我不明白这与将一个20个字符宽的块放在堆栈上有什么区别。我并不是说你的解决方案不好。我只是想说，必须要使用缓冲区。递归并不能消除这个问题，它只会让问题更加隐蔽。 - Billy ONeal

@DevSolar：我并不是在批评你。我只是说有一个缓冲区在使用中。你的实现对于整数中的每个数字都会在栈上放置至少一个intmax_t和一个指针。这就是一个缓冲区。用递归来隐藏它并不能让缓冲区消失。（而且，对于大于两位数的整数，一个普通的char缓冲区所占用的空间会更小） - Billy ONeal

Answer 2

C标准并不保证fprintf在底层不会调用malloc。实际上，它对覆盖malloc时会发生什么事情也没有任何保证。您应该参考特定C库的文档，或编写自己类似于fprintf的函数，直接进行系统调用，避免任何堆分配的可能性。

- bdonlan

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谢谢。实际上我并没有覆盖malloc()，只是对它进行了包装。但你的回答原则是一样的。我将不得不执行一个普通的write()。 - Adrian Ratnapala

Answer 3

您可以合理确定不会调用malloc的函数是那些由POSIX标记为async-signal-safe的函数。由于malloc不要求是async-signal-safe，而且基本上不可能使其成为可用但效率低下的async-signal-safe函数，因此通常情况下，async-signal-safe函数不能调用它。

话虽如此，我几乎可以确定glibc的printf函数（包括fprintf和甚至snprintf）可以并且将使用malloc来处理某些（全部？）格式字符串。

- R.. GitHub STOP HELPING ICE

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是的，但覆盖/包装 malloc 总是 非法的（UB），当然... :-) - R.. GitHub STOP HELPING ICE

R - 你说包装malloc是非法的是什么意思？也许你的意思是“在另一个名为malloc的函数中包装malloc”。通过包装，我想提供一个新函数，它返回malloc分配的内存，并提供其他功能。 - Adrian Ratnapala