如何处理 malloc 失败并返回 NULL？

Question

我对如何检查内存分配是否失败以防止由解除引用的 NULL 指针引起的任何未定义行为感到有点困惑。我知道 malloc（和类似的函数）可能会失败并且 return NULL，因此，在继续执行其余部分之前，应始终检查地址 returned该程序。我不明白的是处理此类案件的最佳方式是什么。换句话说：当 malloc 调用 returns NULL 时程序应该做什么？

提出这个疑问时，我正在研究双向链表的实现。

struct ListNode {

    struct ListNode* previous;
    struct ListNode* next;
    void* object;
};

struct ListNode* newListNode(void* object) {

    struct ListNode* self = malloc(sizeof(*self));

    if(self != NULL) {

        self->next = NULL;
        self->previous = NULL;
        self->object = object;
    }

    return self;
}

节点的初始化只有在它的指针被正确分配时才会发生。如果这没有发生，这个构造函数 returns NULL.

我还编写了一个函数，它从一个已经存在的节点开始创建一个新节点（调用 newListNode 函数），然后 return 创建它。

struct ListNode* createNextNode(struct ListNode* self, void* object) {

    struct ListNode* newNext = newListNode(object);

    if(newNext != NULL) {

        newNext->previous = self;

        struct ListNode* oldNext = self->next;

        self->next = newNext;

        if(oldNext != NULL) {

            newNext->next = oldNext;
            oldNext->previous = self->next;
        }
    }

    return newNext;
}

If newListNode returns NULL, createNextNode 以及 returns NULL 并且传递给函数的节点没有'不要被感动。

然后使用ListNode结构体来实现实际的链表。

struct LinkedList {

    struct ListNode* first;
    struct ListNode* last;
    unsigned int length;
};

_Bool addToLinkedList(struct LinkedList* self, void* object) {

    struct ListNode* newNode;

    if(self->length == 0) {

        newNode = newListNode(object);
        self->first = newNode;
    }
    else {

        newNode = createNextNode(self->last, object);
    }

    if(newNode != NULL) {

        self->last = newNode;
        self->length++;
    }

    return newNode != NULL;
}

如果创建新节点失败，addToLinkedList函数returns 0和链表本身保持不变。

最后，让我们考虑最后一个函数，它将一个链表的所有元素添加到另一个链表。

void addAllToLinkedList(struct LinkedList* self, const struct LinkedList* other) {

    struct ListNode* node = other->first;

    while(node != NULL) {

        addToLinkedList(self, node->object);
        node = node->next;
    }
}

我应该如何处理 addToLinkedList 可能 return 0 的可能性？对于我收集到的信息，malloc 在不再可能分配内存时失败，所以我假设分配失败后的后续调用也会失败，对吗？那么，如果 0 被 returned，循环是否应该立即停止，因为无论如何都不可能向列表中添加任何新元素？另外，按照我的方式将所有这些检查一个接一个地堆叠是否正确？不是多余的吗？一旦 malloc 失败就立即终止程序是否错误？我读到这对多线程程序来说会有问题，而且在某些情况下，程序可能能够继续运行而无需进一步分配内存，因此将其视为致命错误是错误的在任何可能的情况下。这样对吗？

抱歉拖了这么久post，感谢您的帮助！

Answer 1

这取决于更广泛的情况。对于某些程序，简单地中止是正确的做法。

对于某些应用程序，正确的做法是缩小缓存并再次尝试 malloc。对于一些多线程程序，只需等待（让其他线程有机会释放内存）并重试即可。

对于需要高可靠的应用，你需要一个应用级的解决方案。我使用并经过实战测试的一种解决方案是：

在启动时分配一个紧急内存池。
如果 malloc 失败，释放一些紧急池。
对于无法正常处理 NULL 响应的调用，请休眠并重试。
有一个试图重新填充紧急池的服务线程。
让使用缓存的代码通过减少内存消耗来响应未满的紧急池。
如果您有能力减轻负载，例如，通过将负载转移到其他实例，请在紧急池未满时这样做。
对于需要分配大量内存的自主操作，请检查紧急池的级别，如果未满或接近满则不要执行该操作。
如果紧急池变空，则中止。

Answer 2

How to handle malloc failing and returning NULL?

考虑代码是一组助手 functions/library 还是应用程序。

终止决定最好由更高级别的代码处理。

示例：除了 exit()、abort() 和朋友，标准 C 库不会退出。

同样 returning error codes/values 也是 OP 低级函数集的合理解决方案。即使对于 addAllToLinkedList()，我也会考虑在 return 代码中传播错误。（非零是一些错误。）

// void addAllToLinkedList(struct LinkedList* self, const struct LinkedList* other) {
int addAllToLinkedList(struct LinkedList* self, const struct LinkedList* other) {
  ...
  if (addToLinkedList(self, node->object) == NULL) {
    // Do some house-keepeing (undo prior allocations)
    return -1;
  }

对于更高级别的应用程序，请按照您的设计进行。现在，退出并显示失败消息可能很简单。

if (addAllToLinkedList(self, ptrs)) {
  fprintf(stderr, "Linked List failure in %s %u\n", __func__, __LINE__);
  exit(EXIT_FAILURE);
}

不退出示例：

考虑一个例程，该例程将文件读入数据结构并多次使用 LinkedList 并且文件以某种方式损坏导致内存分配过多。代码可能想要简单地释放该文件的所有内容（但只是该文件），并简单地向用户报告 "invalid file/out-of-memory" - 并继续运行.

if (addAllToLinkedList(self, ptrs)) {
  free_file_to_struct_resouces(handle);
  return oops;
}
...
return success;

带走

低级例程指示错误不知何故。如果需要，更高级别的例程可以退出代码。

如何处理 malloc 失败并返回 NULL？

How to handle malloc failing and returning NULL?

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