Dlaczego malloc inicjalizuje wartości na 0 w gcc?

SYSTEM OPERACYJNY Zwykle wyczyści nowe strony pamięci, które wysyła do twojego procesu, więc nie może patrzeć na dane starszego procesu. Oznacza to, że po raz pierwszy zainicjalizujesz zmienną (lub coś malloc), często będzie to zero, ale jeśli kiedykolwiek użyjesz tej pamięci ponownie (na przykład uwalniając ją i malloc-ing ponownie), wtedy wszystkie zakłady są wyłączone.

Ta nieścisłość jest właśnie powodem, dla którego niezainicjowane zmienne są tak trudnym do znalezienia błędem.

Co do niechcianych kosztów ogólnych, unikanie nieokreślonego zachowania jest prawdopodobnie ważniejsze . Jakikolwiek mały wzrost wydajności, jaki można uzyskać w tym przypadku, nie zrekompensuje trudnego do znalezienia błędów, z którymi będziesz musiał sobie poradzić, jeśli ktoś nieznacznie zmodyfikuje kody (łamiąc poprzednie założenia) lub przeniesie je do innego systemu (gdzie założenia mogły być nieważne w pierwszej kolejności).

Dlaczego zakładasz, że malloc() inicjalizuje się na zero? Tak się składa, że pierwsze wywołanie malloc() powoduje wywołanie sbrk lub mmap wywołań systemowych, które przydzielają stronę pamięci z systemu operacyjnego. System Operacyjny jest zobowiązany do zapewnienia pamięci zerowej ze względów bezpieczeństwa (w przeciwnym razie dane z innych procesów będą widoczne!). Więc możesz pomyśleć - system operacyjny marnuje czas na zerowanie strony. Ale nie! W Linuksie istnieje specjalna systemowa strona singletonowa o nazwie 'strona zerowa' i że strona zostanie zmapowana jako Copy-On-Write, co oznacza, że tylko wtedy, gdy rzeczywiście piszesz na tej stronie, SYSTEM OPERACYJNY przydzieli inną stronę i zainicjalizuje ją. Mam więc nadzieję, że to odpowie na twoje pytanie dotyczące wydajności. Model stronicowania pamięci pozwala na leniwe korzystanie z pamięci, wspierając możliwość wielokrotnego mapowania tej samej strony oraz możliwość obsługi przypadku, gdy wystąpi pierwszy zapis.

Jeśli wywołasz free(), alokator glibc zwróci region do jego wolnego listy, a gdy malloc() zostanie wywołane ponownie, możesz uzyskać ten sam region, ale brudny z poprzednimi danymi. W końcu free() może przywrócić pamięć do systemu operacyjnego, wywołując ponownie wywołania systemowe.

Zauważ, że glibc strona man na malloc() ściśle mówi, że pamięć nie jest czyszczona, więc przez "kontrakt" na API nie można zakładać, że zostanie wyczyszczona. Oto oryginalny fragment:

Malloc() przydziela rozmiar bajtów i zwraca wskaźnik do przydzielonego pamięć.
Pamięć nie jest wyczyszczona. Jeśli size jest równe 0, to malloc() zwraca NULL, lub unikalną wartość wskaźnika, która może być później pomyślnie przekazana do funkcji free ().

Jeśli chcesz, możesz przeczytać więcej o tej dokumentacji, jeśli martwisz się o wydajność lub inne skutki uboczne.

Zmodyfikowałem twój przykład, aby zawierał 2 identyczne przydziały. Teraz łatwo zauważyć, że malloc nie zeruje inicjalizacji pamięci.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    {
      double *a = malloc(sizeof(double)*100);
      *a = 100;
      printf("%f\n", *a);
      free(a);
    }
    {
      double *a = malloc(sizeof(double)*100);
      printf("%f\n", *a);
      free(a);
    }

    return 0;
}

Wyjście z gcc 4.3.4

100.000000
100.000000

Standard nie nakazuje malloc() inicjalizacji wartości na zero. Po prostu zdarza się na twojej platformie, że może być ustawiona na zero lub mogło być to zero w określonym momencie odczytu tej wartości.

Twój kod nie pokazuje, że malloc inicjalizuje jego pamięć do 0. To może być zrobione przez system operacyjny, przed uruchomieniem programu. Aby zobaczyć przypadek shich, napisz inną wartość do pamięci, zwolnij ją i ponownie zadzwoń do malloc. Prawdopodobnie dostaniesz ten sam adres, ale musisz to sprawdzić. Jeśli tak, możesz sprawdzić, co zawiera. Daj nam znać!

Z gnu.org :

Bardzo duże bloki (znacznie większe niż Strona) są przydzielane przez tę implementację za pomocą mmap (anonymous lub poprzez /dev/zero).

Czy wiesz, że na pewno jest inicjowana? Czy jest możliwe, że obszar zwracany przez malloc() po prostu często ma 0 na początku?

Nigdy Nigdy nie licz na jakikolwiek kompilator do generowania kodu, który zainicjalizuje pamięć do czegokolwiek. malloc po prostu zwraca wskaźnik do n bajtów pamięci gdzieś może nawet być w swapie.

Jeśli zawartość pamięci jest krytyczna, zainicjuj ją samodzielnie.