Update. Old logs are in ChangeLog.7.
[glibc.git] / manual / memory.texi
bloba3cf3724b35a98a826163656e76ee32f61480dc9
1 @comment !!! describe mmap et al (here?)
2 @c !!! doc brk/sbrk
4 @node Memory Allocation, Character Handling, Error Reporting, Top
5 @chapter Memory Allocation
6 @c %MENU% Allocating memory dynamically and manipulating it via pointers
7 @cindex memory allocation
8 @cindex storage allocation
10 The GNU system provides several methods for allocating memory space
11 under explicit program control.  They vary in generality and in
12 efficiency.
14 @iftex
15 @itemize @bullet
16 @item
17 The @code{malloc} facility allows fully general dynamic allocation.
18 @xref{Unconstrained Allocation}.
20 @item
21 Obstacks are another facility, less general than @code{malloc} but more
22 efficient and convenient for stacklike allocation.  @xref{Obstacks}.
24 @item
25 The function @code{alloca} lets you allocate storage dynamically that
26 will be freed automatically.  @xref{Variable Size Automatic}.
27 @end itemize
28 @end iftex
30 @menu
31 * Memory Concepts::             An introduction to concepts and terminology.
32 * Dynamic Allocation and C::    How to get different kinds of allocation in C.
33 * Unconstrained Allocation::    The @code{malloc} facility allows fully general
34                                  dynamic allocation.
35 * Allocation Debugging::        Finding memory leaks and not freed memory.
36 * Obstacks::                    Obstacks are less general than malloc
37                                  but more efficient and convenient.
38 * Variable Size Automatic::     Allocation of variable-sized blocks
39                                  of automatic storage that are freed when the
40                                  calling function returns.
41 @end menu
43 @node Memory Concepts
44 @section Dynamic Memory Allocation Concepts
45 @cindex dynamic allocation
46 @cindex static allocation
47 @cindex automatic allocation
49 @dfn{Dynamic memory allocation} is a technique in which programs
50 determine as they are running where to store some information.  You need
51 dynamic allocation when the number of memory blocks you need, or how
52 long you continue to need them, depends on the data you are working on.
54 For example, you may need a block to store a line read from an input file;
55 since there is no limit to how long a line can be, you must allocate the
56 storage dynamically and make it dynamically larger as you read more of the
57 line.
59 Or, you may need a block for each record or each definition in the input
60 data; since you can't know in advance how many there will be, you must
61 allocate a new block for each record or definition as you read it.
63 When you use dynamic allocation, the allocation of a block of memory is an
64 action that the program requests explicitly.  You call a function or macro
65 when you want to allocate space, and specify the size with an argument.  If
66 you want to free the space, you do so by calling another function or macro.
67 You can do these things whenever you want, as often as you want.
69 @node Dynamic Allocation and C
70 @section Dynamic Allocation and C
72 The C language supports two kinds of memory allocation through the variables
73 in C programs:
75 @itemize @bullet
76 @item
77 @dfn{Static allocation} is what happens when you declare a static or
78 global variable.  Each static or global variable defines one block of
79 space, of a fixed size.  The space is allocated once, when your program
80 is started, and is never freed.
82 @item
83 @dfn{Automatic allocation} happens when you declare an automatic
84 variable, such as a function argument or a local variable.  The space
85 for an automatic variable is allocated when the compound statement
86 containing the declaration is entered, and is freed when that
87 compound statement is exited.
89 In GNU C, the length of the automatic storage can be an expression
90 that varies.  In other C implementations, it must be a constant.
91 @end itemize
93 Dynamic allocation is not supported by C variables; there is no storage
94 class ``dynamic'', and there can never be a C variable whose value is
95 stored in dynamically allocated space.  The only way to refer to
96 dynamically allocated space is through a pointer.  Because it is less
97 convenient, and because the actual process of dynamic allocation
98 requires more computation time, programmers generally use dynamic
99 allocation only when neither static nor automatic allocation will serve.
101 For example, if you want to allocate dynamically some space to hold a
102 @code{struct foobar}, you cannot declare a variable of type @code{struct
103 foobar} whose contents are the dynamically allocated space.  But you can
104 declare a variable of pointer type @code{struct foobar *} and assign it the
105 address of the space.  Then you can use the operators @samp{*} and
106 @samp{->} on this pointer variable to refer to the contents of the space:
108 @smallexample
110   struct foobar *ptr
111      = (struct foobar *) malloc (sizeof (struct foobar));
112   ptr->name = x;
113   ptr->next = current_foobar;
114   current_foobar = ptr;
116 @end smallexample
118 @node Unconstrained Allocation
119 @section Unconstrained Allocation
120 @cindex unconstrained storage allocation
121 @cindex @code{malloc} function
122 @cindex heap, dynamic allocation from
124 The most general dynamic allocation facility is @code{malloc}.  It
125 allows you to allocate blocks of memory of any size at any time, make
126 them bigger or smaller at any time, and free the blocks individually at
127 any time (or never).
129 @menu
130 * Basic Allocation::            Simple use of @code{malloc}.
131 * Malloc Examples::             Examples of @code{malloc}.  @code{xmalloc}.
132 * Freeing after Malloc::        Use @code{free} to free a block you
133                                  got with @code{malloc}.
134 * Changing Block Size::         Use @code{realloc} to make a block
135                                  bigger or smaller.
136 * Allocating Cleared Space::    Use @code{calloc} to allocate a
137                                  block and clear it.
138 * Efficiency and Malloc::       Efficiency considerations in use of
139                                  these functions.
140 * Aligned Memory Blocks::       Allocating specially aligned memory:
141                                  @code{memalign} and @code{valloc}.
142 * Malloc Tunable Parameters::   Use @code{mallopt} to adjust allocation
143                                  parameters.
144 * Heap Consistency Checking::   Automatic checking for errors.
145 * Hooks for Malloc::            You can use these hooks for debugging
146                                  programs that use @code{malloc}.
147 * Statistics of Malloc::        Getting information about how much
148                                  memory your program is using.
149 * Summary of Malloc::           Summary of @code{malloc} and related functions.
150 @end menu
152 @node Basic Allocation
153 @subsection Basic Storage Allocation
154 @cindex allocation of memory with @code{malloc}
156 To allocate a block of memory, call @code{malloc}.  The prototype for
157 this function is in @file{stdlib.h}.
158 @pindex stdlib.h
160 @comment malloc.h stdlib.h
161 @comment ISO
162 @deftypefun {void *} malloc (size_t @var{size})
163 This function returns a pointer to a newly allocated block @var{size}
164 bytes long, or a null pointer if the block could not be allocated.
165 @end deftypefun
167 The contents of the block are undefined; you must initialize it yourself
168 (or use @code{calloc} instead; @pxref{Allocating Cleared Space}).
169 Normally you would cast the value as a pointer to the kind of object
170 that you want to store in the block.  Here we show an example of doing
171 so, and of initializing the space with zeros using the library function
172 @code{memset} (@pxref{Copying and Concatenation}):
174 @smallexample
175 struct foo *ptr;
176 @dots{}
177 ptr = (struct foo *) malloc (sizeof (struct foo));
178 if (ptr == 0) abort ();
179 memset (ptr, 0, sizeof (struct foo));
180 @end smallexample
182 You can store the result of @code{malloc} into any pointer variable
183 without a cast, because @w{ISO C} automatically converts the type
184 @code{void *} to another type of pointer when necessary.  But the cast
185 is necessary in contexts other than assignment operators or if you might
186 want your code to run in traditional C.
188 Remember that when allocating space for a string, the argument to
189 @code{malloc} must be one plus the length of the string.  This is
190 because a string is terminated with a null character that doesn't count
191 in the ``length'' of the string but does need space.  For example:
193 @smallexample
194 char *ptr;
195 @dots{}
196 ptr = (char *) malloc (length + 1);
197 @end smallexample
199 @noindent
200 @xref{Representation of Strings}, for more information about this.
202 @node Malloc Examples
203 @subsection Examples of @code{malloc}
205 If no more space is available, @code{malloc} returns a null pointer.
206 You should check the value of @emph{every} call to @code{malloc}.  It is
207 useful to write a subroutine that calls @code{malloc} and reports an
208 error if the value is a null pointer, returning only if the value is
209 nonzero.  This function is conventionally called @code{xmalloc}.  Here
210 it is:
212 @smallexample
213 void *
214 xmalloc (size_t size)
216   register void *value = malloc (size);
217   if (value == 0)
218     fatal ("virtual memory exhausted");
219   return value;
221 @end smallexample
223 Here is a real example of using @code{malloc} (by way of @code{xmalloc}).
224 The function @code{savestring} will copy a sequence of characters into
225 a newly allocated null-terminated string:
227 @smallexample
228 @group
229 char *
230 savestring (const char *ptr, size_t len)
232   register char *value = (char *) xmalloc (len + 1);
233   memcpy (value, ptr, len);
234   value[len] = '\0';
235   return value;
237 @end group
238 @end smallexample
240 The block that @code{malloc} gives you is guaranteed to be aligned so
241 that it can hold any type of data.  In the GNU system, the address is
242 always a multiple of eight on most systems, and a multiple of 16 on
243 64-bit systems.  Only rarely is any higher boundary (such as a page
244 boundary) necessary; for those cases, use @code{memalign} or
245 @code{valloc} (@pxref{Aligned Memory Blocks}).
247 Note that the memory located after the end of the block is likely to be
248 in use for something else; perhaps a block already allocated by another
249 call to @code{malloc}.  If you attempt to treat the block as longer than
250 you asked for it to be, you are liable to destroy the data that
251 @code{malloc} uses to keep track of its blocks, or you may destroy the
252 contents of another block.  If you have already allocated a block and
253 discover you want it to be bigger, use @code{realloc} (@pxref{Changing
254 Block Size}).
256 @node Freeing after Malloc
257 @subsection Freeing Memory Allocated with @code{malloc}
258 @cindex freeing memory allocated with @code{malloc}
259 @cindex heap, freeing memory from
261 When you no longer need a block that you got with @code{malloc}, use the
262 function @code{free} to make the block available to be allocated again.
263 The prototype for this function is in @file{stdlib.h}.
264 @pindex stdlib.h
266 @comment malloc.h stdlib.h
267 @comment ISO
268 @deftypefun void free (void *@var{ptr})
269 The @code{free} function deallocates the block of storage pointed at
270 by @var{ptr}.
271 @end deftypefun
273 @comment stdlib.h
274 @comment Sun
275 @deftypefun void cfree (void *@var{ptr})
276 This function does the same thing as @code{free}.  It's provided for
277 backward compatibility with SunOS; you should use @code{free} instead.
278 @end deftypefun
280 Freeing a block alters the contents of the block.  @strong{Do not expect to
281 find any data (such as a pointer to the next block in a chain of blocks) in
282 the block after freeing it.}  Copy whatever you need out of the block before
283 freeing it!  Here is an example of the proper way to free all the blocks in
284 a chain, and the strings that they point to:
286 @smallexample
287 struct chain
288   @{
289     struct chain *next;
290     char *name;
291   @}
293 void
294 free_chain (struct chain *chain)
296   while (chain != 0)
297     @{
298       struct chain *next = chain->next;
299       free (chain->name);
300       free (chain);
301       chain = next;
302     @}
304 @end smallexample
306 Occasionally, @code{free} can actually return memory to the operating
307 system and make the process smaller.  Usually, all it can do is allow a
308 later call to @code{malloc} to reuse the space.  In the meantime, the
309 space remains in your program as part of a free-list used internally by
310 @code{malloc}.
312 There is no point in freeing blocks at the end of a program, because all
313 of the program's space is given back to the system when the process
314 terminates.
316 @node Changing Block Size
317 @subsection Changing the Size of a Block
318 @cindex changing the size of a block (@code{malloc})
320 Often you do not know for certain how big a block you will ultimately need
321 at the time you must begin to use the block.  For example, the block might
322 be a buffer that you use to hold a line being read from a file; no matter
323 how long you make the buffer initially, you may encounter a line that is
324 longer.
326 You can make the block longer by calling @code{realloc}.  This function
327 is declared in @file{stdlib.h}.
328 @pindex stdlib.h
330 @comment malloc.h stdlib.h
331 @comment ISO
332 @deftypefun {void *} realloc (void *@var{ptr}, size_t @var{newsize})
333 The @code{realloc} function changes the size of the block whose address is
334 @var{ptr} to be @var{newsize}.
336 Since the space after the end of the block may be in use, @code{realloc}
337 may find it necessary to copy the block to a new address where more free
338 space is available.  The value of @code{realloc} is the new address of the
339 block.  If the block needs to be moved, @code{realloc} copies the old
340 contents.
342 If you pass a null pointer for @var{ptr}, @code{realloc} behaves just
343 like @samp{malloc (@var{newsize})}.  This can be convenient, but beware
344 that older implementations (before @w{ISO C}) may not support this
345 behavior, and will probably crash when @code{realloc} is passed a null
346 pointer.
347 @end deftypefun
349 Like @code{malloc}, @code{realloc} may return a null pointer if no
350 memory space is available to make the block bigger.  When this happens,
351 the original block is untouched; it has not been modified or relocated.
353 In most cases it makes no difference what happens to the original block
354 when @code{realloc} fails, because the application program cannot continue
355 when it is out of memory, and the only thing to do is to give a fatal error
356 message.  Often it is convenient to write and use a subroutine,
357 conventionally called @code{xrealloc}, that takes care of the error message
358 as @code{xmalloc} does for @code{malloc}:
360 @smallexample
361 void *
362 xrealloc (void *ptr, size_t size)
364   register void *value = realloc (ptr, size);
365   if (value == 0)
366     fatal ("Virtual memory exhausted");
367   return value;
369 @end smallexample
371 You can also use @code{realloc} to make a block smaller.  The reason you
372 would do this is to avoid tying up a lot of memory space when only a little
373 is needed.
374 @comment The following is no longer true with the new malloc.
375 @comment But it seems wise to keep the warning for other implementations.
376 In several allocation implementations, making a block smaller sometimes
377 necessitates copying it, so it can fail if no other space is available.
379 If the new size you specify is the same as the old size, @code{realloc}
380 is guaranteed to change nothing and return the same address that you gave.
382 @node Allocating Cleared Space
383 @subsection Allocating Cleared Space
385 The function @code{calloc} allocates memory and clears it to zero.  It
386 is declared in @file{stdlib.h}.
387 @pindex stdlib.h
389 @comment malloc.h stdlib.h
390 @comment ISO
391 @deftypefun {void *} calloc (size_t @var{count}, size_t @var{eltsize})
392 This function allocates a block long enough to contain a vector of
393 @var{count} elements, each of size @var{eltsize}.  Its contents are
394 cleared to zero before @code{calloc} returns.
395 @end deftypefun
397 You could define @code{calloc} as follows:
399 @smallexample
400 void *
401 calloc (size_t count, size_t eltsize)
403   size_t size = count * eltsize;
404   void *value = malloc (size);
405   if (value != 0)
406     memset (value, 0, size);
407   return value;
409 @end smallexample
411 But in general, it is not guaranteed that @code{calloc} calls
412 @code{malloc} internally.  Therefore, if an application provides its own
413 @code{malloc}/@code{realloc}/@code{free} outside the C library, it
414 should always define @code{calloc}, too.
416 @node Efficiency and Malloc
417 @subsection Efficiency Considerations for @code{malloc}
418 @cindex efficiency and @code{malloc}
420 @ignore
422 @c No longer true, see below instead.
423 To make the best use of @code{malloc}, it helps to know that the GNU
424 version of @code{malloc} always dispenses small amounts of memory in
425 blocks whose sizes are powers of two.  It keeps separate pools for each
426 power of two.  This holds for sizes up to a page size.  Therefore, if
427 you are free to choose the size of a small block in order to make
428 @code{malloc} more efficient, make it a power of two.
429 @c !!! xref getpagesize
431 Once a page is split up for a particular block size, it can't be reused
432 for another size unless all the blocks in it are freed.  In many
433 programs, this is unlikely to happen.  Thus, you can sometimes make a
434 program use memory more efficiently by using blocks of the same size for
435 many different purposes.
437 When you ask for memory blocks of a page or larger, @code{malloc} uses a
438 different strategy; it rounds the size up to a multiple of a page, and
439 it can coalesce and split blocks as needed.
441 The reason for the two strategies is that it is important to allocate
442 and free small blocks as fast as possible, but speed is less important
443 for a large block since the program normally spends a fair amount of
444 time using it.  Also, large blocks are normally fewer in number.
445 Therefore, for large blocks, it makes sense to use a method which takes
446 more time to minimize the wasted space.
448 @end ignore
450 As apposed to other versions, the @code{malloc} in GNU libc does not
451 round up block sizes to powers of two, neither for large nor for small
452 sizes.  Neighboring chunks can be coalesced on a @code{free} no matter
453 what their size is.  This makes the implementation suitable for all
454 kinds of allocation patterns without generally incurring high memory
455 waste through fragmentation.
457 Very large blocks (much larger than a page) are allocated with
458 @code{mmap} (anonymous or via @code{/dev/zero}) by this implementation.
459 This has the great advantage that these chunks are returned to the
460 system immediately when they are freed.  Therefore, it cannot happen
461 that a large chunk becomes ``locked'' in between smaller ones and even
462 after calling @code{free} wastes memory.  The size threshold for
463 @code{mmap} to be used can be adjusted with @code{mallopt}.  The use of
464 @code{mmap} can also be disabled completely.
466 @node Aligned Memory Blocks
467 @subsection Allocating Aligned Memory Blocks
469 @cindex page boundary
470 @cindex alignment (with @code{malloc})
471 @pindex stdlib.h
472 The address of a block returned by @code{malloc} or @code{realloc} in
473 the GNU system is always a multiple of eight (or sixteen on 64-bit
474 systems).  If you need a block whose address is a multiple of a higher
475 power of two than that, use @code{memalign} or @code{valloc}.  These
476 functions are declared in @file{stdlib.h}.
478 With the GNU library, you can use @code{free} to free the blocks that
479 @code{memalign} and @code{valloc} return.  That does not work in BSD,
480 however---BSD does not provide any way to free such blocks.
482 @comment malloc.h stdlib.h
483 @comment BSD
484 @deftypefun {void *} memalign (size_t @var{boundary}, size_t @var{size})
485 The @code{memalign} function allocates a block of @var{size} bytes whose
486 address is a multiple of @var{boundary}.  The @var{boundary} must be a
487 power of two!  The function @code{memalign} works by allocating a
488 somewhat larger block, and then returning an address within the block
489 that is on the specified boundary.
490 @end deftypefun
492 @comment malloc.h stdlib.h
493 @comment BSD
494 @deftypefun {void *} valloc (size_t @var{size})
495 Using @code{valloc} is like using @code{memalign} and passing the page size
496 as the value of the second argument.  It is implemented like this:
498 @smallexample
499 void *
500 valloc (size_t size)
502   return memalign (getpagesize (), size);
504 @end smallexample
505 @c !!! xref getpagesize
506 @end deftypefun
508 @node Malloc Tunable Parameters
509 @subsection Malloc Tunable Parameters
511 You can adjust some parameters for dynamic memory allocation with the
512 @code{mallopt} function.  This function is the general SVID/XPG
513 interface, defined in @file{malloc.h}.
514 @pindex malloc.h
516 @deftypefun int mallopt (int @var{param}, int @var{value})
517 When calling @code{mallopt}, the @var{param} argument specifies the
518 parameter to be set, and @var{value} the new value to be set.  Possible
519 choices for @var{param}, as defined in @file{malloc.h}, are:
521 @table @code
522 @item M_TRIM_THRESHOLD
523 This is the minimum size (in bytes) of the top-most, releaseable chunk
524 that will cause @code{sbrk} to be called with a negative argument in
525 order to return memory to the system.
526 @item M_TOP_PAD
527 This parameter determines the amount of extra memory to obtain from the
528 system when a call to @code{sbrk} is required.  It also specifies the
529 number of bytes to retain when shrinking the heap by calling @code{sbrk}
530 with a negative argument.  This provides the necessary hysteresis in
531 heap size such that excessive amounts of system calls can be avoided.
532 @item M_MMAP_THRESHOLD
533 All chunks larger than this value are allocated outside the normal
534 heap, using the @code{mmap} system call.  This way it is guaranteed
535 that the memory for these chunks can be returned to the system on
536 @code{free}.
537 @item M_MMAP_MAX
538 The maximum number of chunks to allocate with @code{mmap}.  Setting this
539 to zero disables all use of @code{mmap}.
540 @end table
542 @end deftypefun
544 @node Heap Consistency Checking
545 @subsection Heap Consistency Checking
547 @cindex heap consistency checking
548 @cindex consistency checking, of heap
550 You can ask @code{malloc} to check the consistency of dynamic storage by
551 using the @code{mcheck} function.  This function is a GNU extension,
552 declared in @file{mcheck.h}.
553 @pindex mcheck.h
555 @comment mcheck.h
556 @comment GNU
557 @deftypefun int mcheck (void (*@var{abortfn}) (enum mcheck_status @var{status}))
558 Calling @code{mcheck} tells @code{malloc} to perform occasional
559 consistency checks.  These will catch things such as writing
560 past the end of a block that was allocated with @code{malloc}.
562 The @var{abortfn} argument is the function to call when an inconsistency
563 is found.  If you supply a null pointer, then @code{mcheck} uses a
564 default function which prints a message and calls @code{abort}
565 (@pxref{Aborting a Program}).  The function you supply is called with
566 one argument, which says what sort of inconsistency was detected; its
567 type is described below.
569 It is too late to begin allocation checking once you have allocated
570 anything with @code{malloc}.  So @code{mcheck} does nothing in that
571 case.  The function returns @code{-1} if you call it too late, and
572 @code{0} otherwise (when it is successful).
574 The easiest way to arrange to call @code{mcheck} early enough is to use
575 the option @samp{-lmcheck} when you link your program; then you don't
576 need to modify your program source at all.
577 @end deftypefun
579 @deftypefun {enum mcheck_status} mprobe (void *@var{pointer})
580 The @code{mprobe} function lets you explicitly check for inconsistencies
581 in a particular allocated block.  You must have already called
582 @code{mcheck} at the beginning of the program, to do its occasional
583 checks; calling @code{mprobe} requests an additional consistency check
584 to be done at the time of the call.
586 The argument @var{pointer} must be a pointer returned by @code{malloc}
587 or @code{realloc}.  @code{mprobe} returns a value that says what
588 inconsistency, if any, was found.  The values are described below.
589 @end deftypefun
591 @deftp {Data Type} {enum mcheck_status}
592 This enumerated type describes what kind of inconsistency was detected
593 in an allocated block, if any.  Here are the possible values:
595 @table @code
596 @item MCHECK_DISABLED
597 @code{mcheck} was not called before the first allocation.
598 No consistency checking can be done.
599 @item MCHECK_OK
600 No inconsistency detected.
601 @item MCHECK_HEAD
602 The data immediately before the block was modified.
603 This commonly happens when an array index or pointer
604 is decremented too far.
605 @item MCHECK_TAIL
606 The data immediately after the block was modified.
607 This commonly happens when an array index or pointer
608 is incremented too far.
609 @item MCHECK_FREE
610 The block was already freed.
611 @end table
612 @end deftp
614 Another possibility to check for and guard against bugs in the use of
615 @code{malloc}, @code{realloc} and @code{free} is to set the environment
616 variable @code{MALLOC_CHECK_}.  When @code{MALLOC_CHECK_} is set, a
617 special (less efficient) implementation is used which is designed to be
618 tolerant against simple errors, such as double calls of @code{free} with
619 the same argument, or overruns of a single byte (off-by-one bugs).  Not
620 all such errors can be proteced against, however, and memory leaks can
621 result.  If @code{MALLOC_CHECK_} is set to @code{0}, any detected heap
622 corruption is silently ignored; if set to @code{1}, a diagnostic is
623 printed on @code{stderr}; if set to @code{2}, @code{abort} is called
624 immediately.  This can be useful because otherwise a crash may happen
625 much later, and the true cause for the problem is then very hard to
626 track down.
628 So, what's the difference between using @code{MALLOC_CHECK_} and linking
629 with @samp{-lmcheck}?  @code{MALLOC_CHECK_} is orthognal with respect to
630 @samp{-lmcheck}.  @samp{-lmcheck} has been added for backward
631 compatibility.  Both @code{MALLOC_CHECK_} and @samp{-lmcheck} should
632 uncover the same bugs - but using @code{MALLOC_CHECK_} you don't need to
633 recompile your application.
635 @node Hooks for Malloc
636 @subsection Storage Allocation Hooks
637 @cindex allocation hooks, for @code{malloc}
639 The GNU C library lets you modify the behavior of @code{malloc},
640 @code{realloc}, and @code{free} by specifying appropriate hook
641 functions.  You can use these hooks to help you debug programs that use
642 dynamic storage allocation, for example.
644 The hook variables are declared in @file{malloc.h}.
645 @pindex malloc.h
647 @comment malloc.h
648 @comment GNU
649 @defvar __malloc_hook
650 The value of this variable is a pointer to function that @code{malloc}
651 uses whenever it is called.  You should define this function to look
652 like @code{malloc}; that is, like:
654 @smallexample
655 void *@var{function} (size_t @var{size}, void *@var{caller})
656 @end smallexample
658 The value of @var{caller} is the return address found on the stack when
659 the @code{malloc} function was called.  This value allows to trace the
660 memory consumption of the program.
661 @end defvar
663 @comment malloc.h
664 @comment GNU
665 @defvar __realloc_hook
666 The value of this variable is a pointer to function that @code{realloc}
667 uses whenever it is called.  You should define this function to look
668 like @code{realloc}; that is, like:
670 @smallexample
671 void *@var{function} (void *@var{ptr}, size_t @var{size}, void *@var{caller})
672 @end smallexample
674 The value of @var{caller} is the return address found on the stack when
675 the @code{realloc} function was called.  This value allows to trace the
676 memory consumption of the program.
677 @end defvar
679 @comment malloc.h
680 @comment GNU
681 @defvar __free_hook
682 The value of this variable is a pointer to function that @code{free}
683 uses whenever it is called.  You should define this function to look
684 like @code{free}; that is, like:
686 @smallexample
687 void @var{function} (void *@var{ptr}, void *@var{caller})
688 @end smallexample
690 The value of @var{caller} is the return address found on the stack when
691 the @code{free} function was called.  This value allows to trace the
692 memory consumption of the program.
693 @end defvar
695 You must make sure that the function you install as a hook for one of
696 these functions does not call that function recursively without restoring
697 the old value of the hook first!  Otherwise, your program will get stuck
698 in an infinite recursion.
700 Here is an example showing how to use @code{__malloc_hook} properly.  It
701 installs a function that prints out information every time @code{malloc}
702 is called.
704 @smallexample
705 static void *(*old_malloc_hook) (size_t);
706 static void *
707 my_malloc_hook (size_t size)
709   void *result;
710   __malloc_hook = old_malloc_hook;
711   result = malloc (size);
712   /* @r{@code{printf} might call @code{malloc}, so protect it too.} */
713   printf ("malloc (%u) returns %p\n", (unsigned int) size, result);
714   __malloc_hook = my_malloc_hook;
715   return result;
718 main ()
720   ...
721   old_malloc_hook = __malloc_hook;
722   __malloc_hook = my_malloc_hook;
723   ...
725 @end smallexample
727 The @code{mcheck} function (@pxref{Heap Consistency Checking}) works by
728 installing such hooks.
730 @c __morecore, __after_morecore_hook are undocumented
731 @c It's not clear whether to document them.
733 @node Statistics of Malloc
734 @subsection Statistics for Storage Allocation with @code{malloc}
736 @cindex allocation statistics
737 You can get information about dynamic storage allocation by calling the
738 @code{mallinfo} function.  This function and its associated data type
739 are declared in @file{malloc.h}; they are an extension of the standard
740 SVID/XPG version.
741 @pindex malloc.h
743 @comment malloc.h
744 @comment GNU
745 @deftp {Data Type} {struct mallinfo}
746 This structure type is used to return information about the dynamic
747 storage allocator.  It contains the following members:
749 @table @code
750 @item int arena
751 This is the total size of memory allocated with @code{sbrk} by
752 @code{malloc}, in bytes.
754 @item int ordblks
755 This is the number of chunks not in use.  (The storage allocator
756 internally gets chunks of memory from the operating system, and then
757 carves them up to satisfy individual @code{malloc} requests; see
758 @ref{Efficiency and Malloc}.)
760 @item int smblks
761 This field is unused.
763 @item int hblks
764 This is the total number of chunks allocated with @code{mmap}.
766 @item int hblkhd
767 This is the total size of memory allocated with @code{mmap}, in bytes.
769 @item int usmblks
770 This field is unused.
772 @item int fsmblks
773 This field is unused.
775 @item int uordblks
776 This is the total size of memory occupied by chunks handed out by
777 @code{malloc}.
779 @item int fordblks
780 This is the total size of memory occupied by free (not in use) chunks.
782 @item int keepcost
783 This is the size of the top-most, releaseable chunk that normally
784 borders the end of the heap (i.e. the ``brk'' of the process).
786 @end table
787 @end deftp
789 @comment malloc.h
790 @comment SVID
791 @deftypefun {struct mallinfo} mallinfo (void)
792 This function returns information about the current dynamic memory usage
793 in a structure of type @code{struct mallinfo}.
794 @end deftypefun
796 @node Summary of Malloc
797 @subsection Summary of @code{malloc}-Related Functions
799 Here is a summary of the functions that work with @code{malloc}:
801 @table @code
802 @item void *malloc (size_t @var{size})
803 Allocate a block of @var{size} bytes.  @xref{Basic Allocation}.
805 @item void free (void *@var{addr})
806 Free a block previously allocated by @code{malloc}.  @xref{Freeing after
807 Malloc}.
809 @item void *realloc (void *@var{addr}, size_t @var{size})
810 Make a block previously allocated by @code{malloc} larger or smaller,
811 possibly by copying it to a new location.  @xref{Changing Block Size}.
813 @item void *calloc (size_t @var{count}, size_t @var{eltsize})
814 Allocate a block of @var{count} * @var{eltsize} bytes using
815 @code{malloc}, and set its contents to zero.  @xref{Allocating Cleared
816 Space}.
818 @item void *valloc (size_t @var{size})
819 Allocate a block of @var{size} bytes, starting on a page boundary.
820 @xref{Aligned Memory Blocks}.
822 @item void *memalign (size_t @var{size}, size_t @var{boundary})
823 Allocate a block of @var{size} bytes, starting on an address that is a
824 multiple of @var{boundary}.  @xref{Aligned Memory Blocks}.
826 @item int mallopt (int @var{param}, int @var{value})
827 Adjust a tunable parameter.  @xref{Malloc Tunable Parameters}
829 @item int mcheck (void (*@var{abortfn}) (void))
830 Tell @code{malloc} to perform occasional consistency checks on
831 dynamically allocated memory, and to call @var{abortfn} when an
832 inconsistency is found.  @xref{Heap Consistency Checking}.
834 @item void *(*__malloc_hook) (size_t @var{size}, void *@var{caller})
835 A pointer to a function that @code{malloc} uses whenever it is called.
837 @item void *(*__realloc_hook) (void *@var{ptr}, size_t @var{size}, void *@var{caller})
838 A pointer to a function that @code{realloc} uses whenever it is called.
840 @item void (*__free_hook) (void *@var{ptr}, void *@var{caller})
841 A pointer to a function that @code{free} uses whenever it is called.
843 @item struct mallinfo mallinfo (void)
844 Return information about the current dynamic memory usage.
845 @xref{Statistics of Malloc}.
846 @end table
848 @node Allocation Debugging
849 @section Allocation Debugging
850 @cindex allocation debugging
851 @cindex malloc debugger
853 An complicated task when programming with languages which do not use
854 garbage collected dynamic memory allocation is to find memory leaks.
855 Long running programs must assure that dynamically allocated objects are
856 freed at the end of their lifetime.  If this does not happen the system
857 runs out of memory, sooner or later.
859 The @code{malloc} implementation in the GNU C library provides some
860 simple means to detect sich leaks and provide some information to find
861 the location.  To do this the application must be started in a special
862 mode which is enabled by an environment variable.  There are no speed
863 penalties if the program is compiled in preparation of the debugging if
864 the debug mode is not enabled.
866 @menu
867 * Tracing malloc::               How to install the tracing functionality.
868 * Using the Memory Debugger::    Example programs excerpts.
869 * Tips for the Memory Debugger:: Some more or less clever ideas.
870 * Interpreting the traces::      What do all these lines mean?
871 @end menu
873 @node Tracing malloc
874 @subsection How to install the tracing functionality
876 @comment mcheck.h
877 @comment GNU
878 @deftypefun void mtrace (void)
879 When the @code{mtrace} function is called it looks for an environment
880 variable named @code{MALLOC_TRACE}.  This variable is supposed to
881 contain a valid file name.  The user must have write access.  If the
882 file already exists it is truncated.  If the environment variable is not
883 set or it does not name a valid file which can be opened for writing
884 nothing is done.  The behaviour of @code{malloc} etc. is not changed.
885 For obvious reasons this also happens if the application is install SUID
886 or SGID.
888 If the named file is successfully opened @code{mtrace} installs special
889 handlers for the functions @code{malloc}, @code{realloc}, and
890 @code{free} (@pxref{Hooks for Malloc}).  From now on all uses of these
891 functions are traced and protocolled into the file.  There is now of
892 course a speed penalty for all calls to the traced functions so that the
893 tracing should not be enabled during their normal use.
895 This function is a GNU extension and generally not available on other
896 systems.  The prototype can be found in @file{mcheck.h}.
897 @end deftypefun
899 @comment mcheck.h
900 @comment GNU
901 @deftypefun void muntrace (void)
902 The @code{muntrace} function can be called after @code{mtrace} was used
903 to enable tracing the @code{malloc} calls.  If no (succesful) call of
904 @code{mtrace} was made @code{muntrace} does nothing.
906 Otherwise it deinstalls the handlers for @code{malloc}, @code{realloc},
907 and @code{free} and then closes the protocol file.  No calls are
908 protocolled anymore and the programs runs again with the full speed.
910 This function is a GNU extension and generally not available on other
911 systems.  The prototype can be found in @file{mcheck.h}.
912 @end deftypefun
914 @node Using the Memory Debugger
915 @subsection Example programs excerpts
917 Even though the tracing functionality does not influence the runtime
918 behaviour of the program it is no wise idea to call @code{mtrace} in all
919 programs.  Just imagine you debug a program using @code{mtrace} and all
920 other programs used in the debug sessions also trace their @code{malloc}
921 calls.  The output file would be the same for all programs and so is
922 unusable.  Therefore one should call @code{mtrace} only if compiled for
923 debugging.  A program could therefore start like this:
925 @example
926 #include <mcheck.h>
929 main (int argc, char *argv[])
931 #ifdef DEBUGGING
932   mtrace ();
933 #endif
934   @dots{}
936 @end example
938 This is all what is needed if you want to trace the calls during the
939 whole runtime of the program.  Alternatively you can stop the tracing at
940 any time with a call to @code{muntrace}.  It is even possible to restart
941 the tracing again with a new call to @code{mtrace}.  But this can course
942 unreliable results since there are possibly calls of the functions which
943 are not called.  Please note that not only the application uses the
944 traced functions, also libraries (including the C library itself) use
945 this function.
947 This last point is also why it is no good idea to call @code{muntrace}
948 before the program terminated.  The libraries are informed about the
949 termination of the program only after the program returns from
950 @code{main} or calls @code{exit} and so cannot free the memory they use
951 before this time.
953 So the best thing one can do is to call @code{mtrace} as the very first
954 function in the program and never call @code{muntrace}.  So the program
955 traces almost all uses of the @code{malloc} functions (except those
956 calls which are executed by constructors of the program or used
957 libraries).
959 @node Tips for the Memory Debugger
960 @subsection Some more or less clever ideas
962 You know the situation.  The program is prepared for debugging and in
963 all debugging sessions it runs well.  But once it is started without
964 debugging the error shows up.  In our situation here: the memory leaks
965 becomes visible only when we just turned off the debugging.  If you
966 foresee such situations you can still win.  Simply use something
967 equivalent to the following little program:
969 @example
970 #include <mcheck.h>
971 #include <signal.h>
973 static void
974 enable (int sig)
976   mtrace ();
977   signal (SIGUSR1, enable);
980 static void
981 disable (int sig)
983   muntrace ();
984   signal (SIGUSR2, disable);
988 main (int argc, char *argv[])
990   @dots{}
992   signal (SIGUSR1, enable);
993   signal (SIGUSR2, disable);
995   @dots{}
997 @end example
999 I.e., the user can start the memory debugger any time s/he wants if the
1000 program was started with @code{MALLOC_TRACE} set in the environment.
1001 The output will of course not show the allocations which happened before
1002 the first signal but if there is a memory leak this will show up
1003 nevertheless.
1005 @node Interpreting the traces
1006 @subsection Interpreting the traces
1008 If you take a look at the output it will look similar to this:
1010 @example
1011 = Start
1012 @ [0x8048209] - 0x8064cc8
1013 @ [0x8048209] - 0x8064ce0
1014 @ [0x8048209] - 0x8064cf8
1015 @ [0x80481eb] + 0x8064c48 0x14
1016 @ [0x80481eb] + 0x8064c60 0x14
1017 @ [0x80481eb] + 0x8064c78 0x14
1018 @ [0x80481eb] + 0x8064c90 0x14
1019 = End
1020 @end example
1022 What this all means is not really important since the trace file is not
1023 meant to be read by a human.  Therefore no attention is payed to good
1024 readability.  Instead there is a program which comes with the GNU C
1025 library which interprets the traces and outputs a summary in on
1026 user-friendly way.  The program is called @code{mtrace} (it is in fact a
1027 Perl script) and it takes one or two arguments.  In any case the name of
1028 the file with the trace output must be specified.  If an optional argument
1029 precedes the name of the trace file this must be the name of the program
1030 which generated the trace.
1032 @example
1033 drepper$ mtrace tst-mtrace log
1034 No memory leaks.
1035 @end example
1037 In this case the program @code{tst-mtrace} was run and it produced a
1038 trace file @file{log}.  The message printed by @code{mtrace} shows there
1039 are no problems with the code, all allocated memory was freed
1040 afterwards.
1042 If we call @code{mtrace} on the example trace given above we would get a
1043 different outout:
1045 @example
1046 drepper$ mtrace errlog
1047 - 0x08064cc8 Free 2 was never alloc'd 0x8048209
1048 - 0x08064ce0 Free 3 was never alloc'd 0x8048209
1049 - 0x08064cf8 Free 4 was never alloc'd 0x8048209
1051 Memory not freed:
1052 -----------------
1053    Address     Size     Caller
1054 0x08064c48     0x14  at 0x80481eb
1055 0x08064c60     0x14  at 0x80481eb
1056 0x08064c78     0x14  at 0x80481eb
1057 0x08064c90     0x14  at 0x80481eb
1058 @end example
1060 We have called @code{mtrace} with only one argument and so the script
1061 has no chance to find out what is meant with the addresses given in the
1062 trace.  We can do better:
1064 @example
1065 drepper$ mtrace tst-mtrace errlog
1066 - 0x08064cc8 Free 2 was never alloc'd /home/drepper/tst-mtrace.c:39
1067 - 0x08064ce0 Free 3 was never alloc'd /home/drepper/tst-mtrace.c:39
1068 - 0x08064cf8 Free 4 was never alloc'd /home/drepper/tst-mtrace.c:39
1070 Memory not freed:
1071 -----------------
1072    Address     Size     Caller
1073 0x08064c48     0x14  at /home/drepper/tst-mtrace.c:33
1074 0x08064c60     0x14  at /home/drepper/tst-mtrace.c:33
1075 0x08064c78     0x14  at /home/drepper/tst-mtrace.c:33
1076 0x08064c90     0x14  at /home/drepper/tst-mtrace.c:33
1077 @end example
1079 Suddenly the output makes much more sense and the user can see
1080 immediately where the function calls causing the trouble can be found.
1082 Interpreting this output is not complicated.  There are at most two
1083 different situations being detected.  First, @code{free} was called for
1084 pointers which were never returned by one of the allocation functions.
1085 This is usually a very bad problem and how this looks like is shown in
1086 the first three lines of the output.  Situations like this are quite
1087 rare and if they appear they show up very drastically: the program
1088 normally crashes.
1090 The other situation which is much harder to detect are memory leaks.  As
1091 you can see in the output the @code{mtrace} function collects all this
1092 information and so can say that the program calls an allocation function
1093 from line 33 in the source file @file{/home/drepper/tst-mtrace.c} four
1094 times without freeing this memory before the program terminates.
1095 Whether this is a real problem keeps to be investigated.
1097 @node Obstacks
1098 @section Obstacks
1099 @cindex obstacks
1101 An @dfn{obstack} is a pool of memory containing a stack of objects.  You
1102 can create any number of separate obstacks, and then allocate objects in
1103 specified obstacks.  Within each obstack, the last object allocated must
1104 always be the first one freed, but distinct obstacks are independent of
1105 each other.
1107 Aside from this one constraint of order of freeing, obstacks are totally
1108 general: an obstack can contain any number of objects of any size.  They
1109 are implemented with macros, so allocation is usually very fast as long as
1110 the objects are usually small.  And the only space overhead per object is
1111 the padding needed to start each object on a suitable boundary.
1113 @menu
1114 * Creating Obstacks::           How to declare an obstack in your program.
1115 * Preparing for Obstacks::      Preparations needed before you can
1116                                  use obstacks.
1117 * Allocation in an Obstack::    Allocating objects in an obstack.
1118 * Freeing Obstack Objects::     Freeing objects in an obstack.
1119 * Obstack Functions::           The obstack functions are both
1120                                  functions and macros.
1121 * Growing Objects::             Making an object bigger by stages.
1122 * Extra Fast Growing::          Extra-high-efficiency (though more
1123                                  complicated) growing objects.
1124 * Status of an Obstack::        Inquiries about the status of an obstack.
1125 * Obstacks Data Alignment::     Controlling alignment of objects in obstacks.
1126 * Obstack Chunks::              How obstacks obtain and release chunks;
1127                                  efficiency considerations.
1128 * Summary of Obstacks::
1129 @end menu
1131 @node Creating Obstacks
1132 @subsection Creating Obstacks
1134 The utilities for manipulating obstacks are declared in the header
1135 file @file{obstack.h}.
1136 @pindex obstack.h
1138 @comment obstack.h
1139 @comment GNU
1140 @deftp {Data Type} {struct obstack}
1141 An obstack is represented by a data structure of type @code{struct
1142 obstack}.  This structure has a small fixed size; it records the status
1143 of the obstack and how to find the space in which objects are allocated.
1144 It does not contain any of the objects themselves.  You should not try
1145 to access the contents of the structure directly; use only the functions
1146 described in this chapter.
1147 @end deftp
1149 You can declare variables of type @code{struct obstack} and use them as
1150 obstacks, or you can allocate obstacks dynamically like any other kind
1151 of object.  Dynamic allocation of obstacks allows your program to have a
1152 variable number of different stacks.  (You can even allocate an
1153 obstack structure in another obstack, but this is rarely useful.)
1155 All the functions that work with obstacks require you to specify which
1156 obstack to use.  You do this with a pointer of type @code{struct obstack
1157 *}.  In the following, we often say ``an obstack'' when strictly
1158 speaking the object at hand is such a pointer.
1160 The objects in the obstack are packed into large blocks called
1161 @dfn{chunks}.  The @code{struct obstack} structure points to a chain of
1162 the chunks currently in use.
1164 The obstack library obtains a new chunk whenever you allocate an object
1165 that won't fit in the previous chunk.  Since the obstack library manages
1166 chunks automatically, you don't need to pay much attention to them, but
1167 you do need to supply a function which the obstack library should use to
1168 get a chunk.  Usually you supply a function which uses @code{malloc}
1169 directly or indirectly.  You must also supply a function to free a chunk.
1170 These matters are described in the following section.
1172 @node Preparing for Obstacks
1173 @subsection Preparing for Using Obstacks
1175 Each source file in which you plan to use the obstack functions
1176 must include the header file @file{obstack.h}, like this:
1178 @smallexample
1179 #include <obstack.h>
1180 @end smallexample
1182 @findex obstack_chunk_alloc
1183 @findex obstack_chunk_free
1184 Also, if the source file uses the macro @code{obstack_init}, it must
1185 declare or define two functions or macros that will be called by the
1186 obstack library.  One, @code{obstack_chunk_alloc}, is used to allocate
1187 the chunks of memory into which objects are packed.  The other,
1188 @code{obstack_chunk_free}, is used to return chunks when the objects in
1189 them are freed.  These macros should appear before any use of obstacks
1190 in the source file.
1192 Usually these are defined to use @code{malloc} via the intermediary
1193 @code{xmalloc} (@pxref{Unconstrained Allocation}).  This is done with
1194 the following pair of macro definitions:
1196 @smallexample
1197 #define obstack_chunk_alloc xmalloc
1198 #define obstack_chunk_free free
1199 @end smallexample
1201 @noindent
1202 Though the storage you get using obstacks really comes from @code{malloc},
1203 using obstacks is faster because @code{malloc} is called less often, for
1204 larger blocks of memory.  @xref{Obstack Chunks}, for full details.
1206 At run time, before the program can use a @code{struct obstack} object
1207 as an obstack, it must initialize the obstack by calling
1208 @code{obstack_init}.
1210 @comment obstack.h
1211 @comment GNU
1212 @deftypefun int obstack_init (struct obstack *@var{obstack-ptr})
1213 Initialize obstack @var{obstack-ptr} for allocation of objects.  This
1214 function calls the obstack's @code{obstack_chunk_alloc} function.  It
1215 returns 0 if @code{obstack_chunk_alloc} returns a null pointer, meaning
1216 that it is out of memory.  Otherwise, it returns 1.  If you supply an
1217 @code{obstack_chunk_alloc} function that calls @code{exit}
1218 (@pxref{Program Termination}) or @code{longjmp} (@pxref{Non-Local
1219 Exits}) when out of memory, you can safely ignore the value that
1220 @code{obstack_init} returns.
1221 @end deftypefun
1223 Here are two examples of how to allocate the space for an obstack and
1224 initialize it.  First, an obstack that is a static variable:
1226 @smallexample
1227 static struct obstack myobstack;
1228 @dots{}
1229 obstack_init (&myobstack);
1230 @end smallexample
1232 @noindent
1233 Second, an obstack that is itself dynamically allocated:
1235 @smallexample
1236 struct obstack *myobstack_ptr
1237   = (struct obstack *) xmalloc (sizeof (struct obstack));
1239 obstack_init (myobstack_ptr);
1240 @end smallexample
1242 @node Allocation in an Obstack
1243 @subsection Allocation in an Obstack
1244 @cindex allocation (obstacks)
1246 The most direct way to allocate an object in an obstack is with
1247 @code{obstack_alloc}, which is invoked almost like @code{malloc}.
1249 @comment obstack.h
1250 @comment GNU
1251 @deftypefun {void *} obstack_alloc (struct obstack *@var{obstack-ptr}, int @var{size})
1252 This allocates an uninitialized block of @var{size} bytes in an obstack
1253 and returns its address.  Here @var{obstack-ptr} specifies which obstack
1254 to allocate the block in; it is the address of the @code{struct obstack}
1255 object which represents the obstack.  Each obstack function or macro
1256 requires you to specify an @var{obstack-ptr} as the first argument.
1258 This function calls the obstack's @code{obstack_chunk_alloc} function if
1259 it needs to allocate a new chunk of memory; it returns a null pointer if
1260 @code{obstack_chunk_alloc} returns one.  In that case, it has not
1261 changed the amount of memory allocated in the obstack.  If you supply an
1262 @code{obstack_chunk_alloc} function that calls @code{exit}
1263 (@pxref{Program Termination}) or @code{longjmp} (@pxref{Non-Local
1264 Exits}) when out of memory, then @code{obstack_alloc} will never return
1265 a null pointer.
1266 @end deftypefun
1268 For example, here is a function that allocates a copy of a string @var{str}
1269 in a specific obstack, which is in the variable @code{string_obstack}:
1271 @smallexample
1272 struct obstack string_obstack;
1274 char *
1275 copystring (char *string)
1277   size_t len = strlen (string) + 1;
1278   char *s = (char *) obstack_alloc (&string_obstack, len);
1279   memcpy (s, string, len);
1280   return s;
1282 @end smallexample
1284 To allocate a block with specified contents, use the function
1285 @code{obstack_copy}, declared like this:
1287 @comment obstack.h
1288 @comment GNU
1289 @deftypefun {void *} obstack_copy (struct obstack *@var{obstack-ptr}, void *@var{address}, int @var{size})
1290 This allocates a block and initializes it by copying @var{size}
1291 bytes of data starting at @var{address}.  It can return a null pointer
1292 under the same conditions as @code{obstack_alloc}.
1293 @end deftypefun
1295 @comment obstack.h
1296 @comment GNU
1297 @deftypefun {void *} obstack_copy0 (struct obstack *@var{obstack-ptr}, void *@var{address}, int @var{size})
1298 Like @code{obstack_copy}, but appends an extra byte containing a null
1299 character.  This extra byte is not counted in the argument @var{size}.
1300 @end deftypefun
1302 The @code{obstack_copy0} function is convenient for copying a sequence
1303 of characters into an obstack as a null-terminated string.  Here is an
1304 example of its use:
1306 @smallexample
1307 char *
1308 obstack_savestring (char *addr, int size)
1310   return obstack_copy0 (&myobstack, addr, size);
1312 @end smallexample
1314 @noindent
1315 Contrast this with the previous example of @code{savestring} using
1316 @code{malloc} (@pxref{Basic Allocation}).
1318 @node Freeing Obstack Objects
1319 @subsection Freeing Objects in an Obstack
1320 @cindex freeing (obstacks)
1322 To free an object allocated in an obstack, use the function
1323 @code{obstack_free}.  Since the obstack is a stack of objects, freeing
1324 one object automatically frees all other objects allocated more recently
1325 in the same obstack.
1327 @comment obstack.h
1328 @comment GNU
1329 @deftypefun void obstack_free (struct obstack *@var{obstack-ptr}, void *@var{object})
1330 If @var{object} is a null pointer, everything allocated in the obstack
1331 is freed.  Otherwise, @var{object} must be the address of an object
1332 allocated in the obstack.  Then @var{object} is freed, along with
1333 everything allocated in @var{obstack} since @var{object}.
1334 @end deftypefun
1336 Note that if @var{object} is a null pointer, the result is an
1337 uninitialized obstack.  To free all storage in an obstack but leave it
1338 valid for further allocation, call @code{obstack_free} with the address
1339 of the first object allocated on the obstack:
1341 @smallexample
1342 obstack_free (obstack_ptr, first_object_allocated_ptr);
1343 @end smallexample
1345 Recall that the objects in an obstack are grouped into chunks.  When all
1346 the objects in a chunk become free, the obstack library automatically
1347 frees the chunk (@pxref{Preparing for Obstacks}).  Then other
1348 obstacks, or non-obstack allocation, can reuse the space of the chunk.
1350 @node Obstack Functions
1351 @subsection Obstack Functions and Macros
1352 @cindex macros
1354 The interfaces for using obstacks may be defined either as functions or
1355 as macros, depending on the compiler.  The obstack facility works with
1356 all C compilers, including both @w{ISO C} and traditional C, but there are
1357 precautions you must take if you plan to use compilers other than GNU C.
1359 If you are using an old-fashioned @w{non-ISO C} compiler, all the obstack
1360 ``functions'' are actually defined only as macros.  You can call these
1361 macros like functions, but you cannot use them in any other way (for
1362 example, you cannot take their address).
1364 Calling the macros requires a special precaution: namely, the first
1365 operand (the obstack pointer) may not contain any side effects, because
1366 it may be computed more than once.  For example, if you write this:
1368 @smallexample
1369 obstack_alloc (get_obstack (), 4);
1370 @end smallexample
1372 @noindent
1373 you will find that @code{get_obstack} may be called several times.
1374 If you use @code{*obstack_list_ptr++} as the obstack pointer argument,
1375 you will get very strange results since the incrementation may occur
1376 several times.
1378 In @w{ISO C}, each function has both a macro definition and a function
1379 definition.  The function definition is used if you take the address of the
1380 function without calling it.  An ordinary call uses the macro definition by
1381 default, but you can request the function definition instead by writing the
1382 function name in parentheses, as shown here:
1384 @smallexample
1385 char *x;
1386 void *(*funcp) ();
1387 /* @r{Use the macro}.  */
1388 x = (char *) obstack_alloc (obptr, size);
1389 /* @r{Call the function}.  */
1390 x = (char *) (obstack_alloc) (obptr, size);
1391 /* @r{Take the address of the function}.  */
1392 funcp = obstack_alloc;
1393 @end smallexample
1395 @noindent
1396 This is the same situation that exists in @w{ISO C} for the standard library
1397 functions.  @xref{Macro Definitions}.
1399 @strong{Warning:} When you do use the macros, you must observe the
1400 precaution of avoiding side effects in the first operand, even in @w{ISO C}.
1402 If you use the GNU C compiler, this precaution is not necessary, because
1403 various language extensions in GNU C permit defining the macros so as to
1404 compute each argument only once.
1406 @node Growing Objects
1407 @subsection Growing Objects
1408 @cindex growing objects (in obstacks)
1409 @cindex changing the size of a block (obstacks)
1411 Because storage in obstack chunks is used sequentially, it is possible to
1412 build up an object step by step, adding one or more bytes at a time to the
1413 end of the object.  With this technique, you do not need to know how much
1414 data you will put in the object until you come to the end of it.  We call
1415 this the technique of @dfn{growing objects}.  The special functions
1416 for adding data to the growing object are described in this section.
1418 You don't need to do anything special when you start to grow an object.
1419 Using one of the functions to add data to the object automatically
1420 starts it.  However, it is necessary to say explicitly when the object is
1421 finished.  This is done with the function @code{obstack_finish}.
1423 The actual address of the object thus built up is not known until the
1424 object is finished.  Until then, it always remains possible that you will
1425 add so much data that the object must be copied into a new chunk.
1427 While the obstack is in use for a growing object, you cannot use it for
1428 ordinary allocation of another object.  If you try to do so, the space
1429 already added to the growing object will become part of the other object.
1431 @comment obstack.h
1432 @comment GNU
1433 @deftypefun void obstack_blank (struct obstack *@var{obstack-ptr}, int @var{size})
1434 The most basic function for adding to a growing object is
1435 @code{obstack_blank}, which adds space without initializing it.
1436 @end deftypefun
1438 @comment obstack.h
1439 @comment GNU
1440 @deftypefun void obstack_grow (struct obstack *@var{obstack-ptr}, void *@var{data}, int @var{size})
1441 To add a block of initialized space, use @code{obstack_grow}, which is
1442 the growing-object analogue of @code{obstack_copy}.  It adds @var{size}
1443 bytes of data to the growing object, copying the contents from
1444 @var{data}.
1445 @end deftypefun
1447 @comment obstack.h
1448 @comment GNU
1449 @deftypefun void obstack_grow0 (struct obstack *@var{obstack-ptr}, void *@var{data}, int @var{size})
1450 This is the growing-object analogue of @code{obstack_copy0}.  It adds
1451 @var{size} bytes copied from @var{data}, followed by an additional null
1452 character.
1453 @end deftypefun
1455 @comment obstack.h
1456 @comment GNU
1457 @deftypefun void obstack_1grow (struct obstack *@var{obstack-ptr}, char @var{c})
1458 To add one character at a time, use the function @code{obstack_1grow}.
1459 It adds a single byte containing @var{c} to the growing object.
1460 @end deftypefun
1462 @comment obstack.h
1463 @comment GNU
1464 @deftypefun void obstack_ptr_grow (struct obstack *@var{obstack-ptr}, void *@var{data})
1465 Adding the value of a pointer one can use the function
1466 @code{obstack_ptr_grow}.  It adds @code{sizeof (void *)} bytes
1467 containing the value of @var{data}.
1468 @end deftypefun
1470 @comment obstack.h
1471 @comment GNU
1472 @deftypefun void obstack_int_grow (struct obstack *@var{obstack-ptr}, int @var{data})
1473 A single value of type @code{int} can be added by using the
1474 @code{obstack_int_grow} function.  It adds @code{sizeof (int)} bytes to
1475 the growing object and initializes them with the value of @var{data}.
1476 @end deftypefun
1478 @comment obstack.h
1479 @comment GNU
1480 @deftypefun {void *} obstack_finish (struct obstack *@var{obstack-ptr})
1481 When you are finished growing the object, use the function
1482 @code{obstack_finish} to close it off and return its final address.
1484 Once you have finished the object, the obstack is available for ordinary
1485 allocation or for growing another object.
1487 This function can return a null pointer under the same conditions as
1488 @code{obstack_alloc} (@pxref{Allocation in an Obstack}).
1489 @end deftypefun
1491 When you build an object by growing it, you will probably need to know
1492 afterward how long it became.  You need not keep track of this as you grow
1493 the object, because you can find out the length from the obstack just
1494 before finishing the object with the function @code{obstack_object_size},
1495 declared as follows:
1497 @comment obstack.h
1498 @comment GNU
1499 @deftypefun int obstack_object_size (struct obstack *@var{obstack-ptr})
1500 This function returns the current size of the growing object, in bytes.
1501 Remember to call this function @emph{before} finishing the object.
1502 After it is finished, @code{obstack_object_size} will return zero.
1503 @end deftypefun
1505 If you have started growing an object and wish to cancel it, you should
1506 finish it and then free it, like this:
1508 @smallexample
1509 obstack_free (obstack_ptr, obstack_finish (obstack_ptr));
1510 @end smallexample
1512 @noindent
1513 This has no effect if no object was growing.
1515 @cindex shrinking objects
1516 You can use @code{obstack_blank} with a negative size argument to make
1517 the current object smaller.  Just don't try to shrink it beyond zero
1518 length---there's no telling what will happen if you do that.
1520 @node Extra Fast Growing
1521 @subsection Extra Fast Growing Objects
1522 @cindex efficiency and obstacks
1524 The usual functions for growing objects incur overhead for checking
1525 whether there is room for the new growth in the current chunk.  If you
1526 are frequently constructing objects in small steps of growth, this
1527 overhead can be significant.
1529 You can reduce the overhead by using special ``fast growth''
1530 functions that grow the object without checking.  In order to have a
1531 robust program, you must do the checking yourself.  If you do this checking
1532 in the simplest way each time you are about to add data to the object, you
1533 have not saved anything, because that is what the ordinary growth
1534 functions do.  But if you can arrange to check less often, or check
1535 more efficiently, then you make the program faster.
1537 The function @code{obstack_room} returns the amount of room available
1538 in the current chunk.  It is declared as follows:
1540 @comment obstack.h
1541 @comment GNU
1542 @deftypefun int obstack_room (struct obstack *@var{obstack-ptr})
1543 This returns the number of bytes that can be added safely to the current
1544 growing object (or to an object about to be started) in obstack
1545 @var{obstack} using the fast growth functions.
1546 @end deftypefun
1548 While you know there is room, you can use these fast growth functions
1549 for adding data to a growing object:
1551 @comment obstack.h
1552 @comment GNU
1553 @deftypefun void obstack_1grow_fast (struct obstack *@var{obstack-ptr}, char @var{c})
1554 The function @code{obstack_1grow_fast} adds one byte containing the
1555 character @var{c} to the growing object in obstack @var{obstack-ptr}.
1556 @end deftypefun
1558 @comment obstack.h
1559 @comment GNU
1560 @deftypefun void obstack_ptr_grow_fast (struct obstack *@var{obstack-ptr}, void *@var{data})
1561 The function @code{obstack_ptr_grow_fast} adds @code{sizeof (void *)}
1562 bytes containing the value of @var{data} to the growing object in
1563 obstack @var{obstack-ptr}.
1564 @end deftypefun
1566 @comment obstack.h
1567 @comment GNU
1568 @deftypefun void obstack_int_grow_fast (struct obstack *@var{obstack-ptr}, int @var{data})
1569 The function @code{obstack_int_grow_fast} adds @code{sizeof (int)} bytes
1570 containing the value of @var{data} to the growing object in obstack
1571 @var{obstack-ptr}.
1572 @end deftypefun
1574 @comment obstack.h
1575 @comment GNU
1576 @deftypefun void obstack_blank_fast (struct obstack *@var{obstack-ptr}, int @var{size})
1577 The function @code{obstack_blank_fast} adds @var{size} bytes to the
1578 growing object in obstack @var{obstack-ptr} without initializing them.
1579 @end deftypefun
1581 When you check for space using @code{obstack_room} and there is not
1582 enough room for what you want to add, the fast growth functions
1583 are not safe.  In this case, simply use the corresponding ordinary
1584 growth function instead.  Very soon this will copy the object to a
1585 new chunk; then there will be lots of room available again.
1587 So, each time you use an ordinary growth function, check afterward for
1588 sufficient space using @code{obstack_room}.  Once the object is copied
1589 to a new chunk, there will be plenty of space again, so the program will
1590 start using the fast growth functions again.
1592 Here is an example:
1594 @smallexample
1595 @group
1596 void
1597 add_string (struct obstack *obstack, const char *ptr, int len)
1599   while (len > 0)
1600     @{
1601       int room = obstack_room (obstack);
1602       if (room == 0)
1603         @{
1604           /* @r{Not enough room. Add one character slowly,}
1605              @r{which may copy to a new chunk and make room.}  */
1606           obstack_1grow (obstack, *ptr++);
1607           len--;
1608         @}
1609       else
1610         @{
1611           if (room > len)
1612             room = len;
1613           /* @r{Add fast as much as we have room for.} */
1614           len -= room;
1615           while (room-- > 0)
1616             obstack_1grow_fast (obstack, *ptr++);
1617         @}
1618     @}
1620 @end group
1621 @end smallexample
1623 @node Status of an Obstack
1624 @subsection Status of an Obstack
1625 @cindex obstack status
1626 @cindex status of obstack
1628 Here are functions that provide information on the current status of
1629 allocation in an obstack.  You can use them to learn about an object while
1630 still growing it.
1632 @comment obstack.h
1633 @comment GNU
1634 @deftypefun {void *} obstack_base (struct obstack *@var{obstack-ptr})
1635 This function returns the tentative address of the beginning of the
1636 currently growing object in @var{obstack-ptr}.  If you finish the object
1637 immediately, it will have that address.  If you make it larger first, it
1638 may outgrow the current chunk---then its address will change!
1640 If no object is growing, this value says where the next object you
1641 allocate will start (once again assuming it fits in the current
1642 chunk).
1643 @end deftypefun
1645 @comment obstack.h
1646 @comment GNU
1647 @deftypefun {void *} obstack_next_free (struct obstack *@var{obstack-ptr})
1648 This function returns the address of the first free byte in the current
1649 chunk of obstack @var{obstack-ptr}.  This is the end of the currently
1650 growing object.  If no object is growing, @code{obstack_next_free}
1651 returns the same value as @code{obstack_base}.
1652 @end deftypefun
1654 @comment obstack.h
1655 @comment GNU
1656 @deftypefun int obstack_object_size (struct obstack *@var{obstack-ptr})
1657 This function returns the size in bytes of the currently growing object.
1658 This is equivalent to
1660 @smallexample
1661 obstack_next_free (@var{obstack-ptr}) - obstack_base (@var{obstack-ptr})
1662 @end smallexample
1663 @end deftypefun
1665 @node Obstacks Data Alignment
1666 @subsection Alignment of Data in Obstacks
1667 @cindex alignment (in obstacks)
1669 Each obstack has an @dfn{alignment boundary}; each object allocated in
1670 the obstack automatically starts on an address that is a multiple of the
1671 specified boundary.  By default, this boundary is 4 bytes.
1673 To access an obstack's alignment boundary, use the macro
1674 @code{obstack_alignment_mask}, whose function prototype looks like
1675 this:
1677 @comment obstack.h
1678 @comment GNU
1679 @deftypefn Macro int obstack_alignment_mask (struct obstack *@var{obstack-ptr})
1680 The value is a bit mask; a bit that is 1 indicates that the corresponding
1681 bit in the address of an object should be 0.  The mask value should be one
1682 less than a power of 2; the effect is that all object addresses are
1683 multiples of that power of 2.  The default value of the mask is 3, so that
1684 addresses are multiples of 4.  A mask value of 0 means an object can start
1685 on any multiple of 1 (that is, no alignment is required).
1687 The expansion of the macro @code{obstack_alignment_mask} is an lvalue,
1688 so you can alter the mask by assignment.  For example, this statement:
1690 @smallexample
1691 obstack_alignment_mask (obstack_ptr) = 0;
1692 @end smallexample
1694 @noindent
1695 has the effect of turning off alignment processing in the specified obstack.
1696 @end deftypefn
1698 Note that a change in alignment mask does not take effect until
1699 @emph{after} the next time an object is allocated or finished in the
1700 obstack.  If you are not growing an object, you can make the new
1701 alignment mask take effect immediately by calling @code{obstack_finish}.
1702 This will finish a zero-length object and then do proper alignment for
1703 the next object.
1705 @node Obstack Chunks
1706 @subsection Obstack Chunks
1707 @cindex efficiency of chunks
1708 @cindex chunks
1710 Obstacks work by allocating space for themselves in large chunks, and
1711 then parceling out space in the chunks to satisfy your requests.  Chunks
1712 are normally 4096 bytes long unless you specify a different chunk size.
1713 The chunk size includes 8 bytes of overhead that are not actually used
1714 for storing objects.  Regardless of the specified size, longer chunks
1715 will be allocated when necessary for long objects.
1717 The obstack library allocates chunks by calling the function
1718 @code{obstack_chunk_alloc}, which you must define.  When a chunk is no
1719 longer needed because you have freed all the objects in it, the obstack
1720 library frees the chunk by calling @code{obstack_chunk_free}, which you
1721 must also define.
1723 These two must be defined (as macros) or declared (as functions) in each
1724 source file that uses @code{obstack_init} (@pxref{Creating Obstacks}).
1725 Most often they are defined as macros like this:
1727 @smallexample
1728 #define obstack_chunk_alloc malloc
1729 #define obstack_chunk_free free
1730 @end smallexample
1732 Note that these are simple macros (no arguments).  Macro definitions with
1733 arguments will not work!  It is necessary that @code{obstack_chunk_alloc}
1734 or @code{obstack_chunk_free}, alone, expand into a function name if it is
1735 not itself a function name.
1737 If you allocate chunks with @code{malloc}, the chunk size should be a
1738 power of 2.  The default chunk size, 4096, was chosen because it is long
1739 enough to satisfy many typical requests on the obstack yet short enough
1740 not to waste too much memory in the portion of the last chunk not yet used.
1742 @comment obstack.h
1743 @comment GNU
1744 @deftypefn Macro int obstack_chunk_size (struct obstack *@var{obstack-ptr})
1745 This returns the chunk size of the given obstack.
1746 @end deftypefn
1748 Since this macro expands to an lvalue, you can specify a new chunk size by
1749 assigning it a new value.  Doing so does not affect the chunks already
1750 allocated, but will change the size of chunks allocated for that particular
1751 obstack in the future.  It is unlikely to be useful to make the chunk size
1752 smaller, but making it larger might improve efficiency if you are
1753 allocating many objects whose size is comparable to the chunk size.  Here
1754 is how to do so cleanly:
1756 @smallexample
1757 if (obstack_chunk_size (obstack_ptr) < @var{new-chunk-size})
1758   obstack_chunk_size (obstack_ptr) = @var{new-chunk-size};
1759 @end smallexample
1761 @node Summary of Obstacks
1762 @subsection Summary of Obstack Functions
1764 Here is a summary of all the functions associated with obstacks.  Each
1765 takes the address of an obstack (@code{struct obstack *}) as its first
1766 argument.
1768 @table @code
1769 @item void obstack_init (struct obstack *@var{obstack-ptr})
1770 Initialize use of an obstack.  @xref{Creating Obstacks}.
1772 @item void *obstack_alloc (struct obstack *@var{obstack-ptr}, int @var{size})
1773 Allocate an object of @var{size} uninitialized bytes.
1774 @xref{Allocation in an Obstack}.
1776 @item void *obstack_copy (struct obstack *@var{obstack-ptr}, void *@var{address}, int @var{size})
1777 Allocate an object of @var{size} bytes, with contents copied from
1778 @var{address}.  @xref{Allocation in an Obstack}.
1780 @item void *obstack_copy0 (struct obstack *@var{obstack-ptr}, void *@var{address}, int @var{size})
1781 Allocate an object of @var{size}+1 bytes, with @var{size} of them copied
1782 from @var{address}, followed by a null character at the end.
1783 @xref{Allocation in an Obstack}.
1785 @item void obstack_free (struct obstack *@var{obstack-ptr}, void *@var{object})
1786 Free @var{object} (and everything allocated in the specified obstack
1787 more recently than @var{object}).  @xref{Freeing Obstack Objects}.
1789 @item void obstack_blank (struct obstack *@var{obstack-ptr}, int @var{size})
1790 Add @var{size} uninitialized bytes to a growing object.
1791 @xref{Growing Objects}.
1793 @item void obstack_grow (struct obstack *@var{obstack-ptr}, void *@var{address}, int @var{size})
1794 Add @var{size} bytes, copied from @var{address}, to a growing object.
1795 @xref{Growing Objects}.
1797 @item void obstack_grow0 (struct obstack *@var{obstack-ptr}, void *@var{address}, int @var{size})
1798 Add @var{size} bytes, copied from @var{address}, to a growing object,
1799 and then add another byte containing a null character.  @xref{Growing
1800 Objects}.
1802 @item void obstack_1grow (struct obstack *@var{obstack-ptr}, char @var{data-char})
1803 Add one byte containing @var{data-char} to a growing object.
1804 @xref{Growing Objects}.
1806 @item void *obstack_finish (struct obstack *@var{obstack-ptr})
1807 Finalize the object that is growing and return its permanent address.
1808 @xref{Growing Objects}.
1810 @item int obstack_object_size (struct obstack *@var{obstack-ptr})
1811 Get the current size of the currently growing object.  @xref{Growing
1812 Objects}.
1814 @item void obstack_blank_fast (struct obstack *@var{obstack-ptr}, int @var{size})
1815 Add @var{size} uninitialized bytes to a growing object without checking
1816 that there is enough room.  @xref{Extra Fast Growing}.
1818 @item void obstack_1grow_fast (struct obstack *@var{obstack-ptr}, char @var{data-char})
1819 Add one byte containing @var{data-char} to a growing object without
1820 checking that there is enough room.  @xref{Extra Fast Growing}.
1822 @item int obstack_room (struct obstack *@var{obstack-ptr})
1823 Get the amount of room now available for growing the current object.
1824 @xref{Extra Fast Growing}.
1826 @item int obstack_alignment_mask (struct obstack *@var{obstack-ptr})
1827 The mask used for aligning the beginning of an object.  This is an
1828 lvalue.  @xref{Obstacks Data Alignment}.
1830 @item int obstack_chunk_size (struct obstack *@var{obstack-ptr})
1831 The size for allocating chunks.  This is an lvalue.  @xref{Obstack Chunks}.
1833 @item void *obstack_base (struct obstack *@var{obstack-ptr})
1834 Tentative starting address of the currently growing object.
1835 @xref{Status of an Obstack}.
1837 @item void *obstack_next_free (struct obstack *@var{obstack-ptr})
1838 Address just after the end of the currently growing object.
1839 @xref{Status of an Obstack}.
1840 @end table
1842 @node Variable Size Automatic
1843 @section Automatic Storage with Variable Size
1844 @cindex automatic freeing
1845 @cindex @code{alloca} function
1846 @cindex automatic storage with variable size
1848 The function @code{alloca} supports a kind of half-dynamic allocation in
1849 which blocks are allocated dynamically but freed automatically.
1851 Allocating a block with @code{alloca} is an explicit action; you can
1852 allocate as many blocks as you wish, and compute the size at run time.  But
1853 all the blocks are freed when you exit the function that @code{alloca} was
1854 called from, just as if they were automatic variables declared in that
1855 function.  There is no way to free the space explicitly.
1857 The prototype for @code{alloca} is in @file{stdlib.h}.  This function is
1858 a BSD extension.
1859 @pindex stdlib.h
1861 @comment stdlib.h
1862 @comment GNU, BSD
1863 @deftypefun {void *} alloca (size_t @var{size});
1864 The return value of @code{alloca} is the address of a block of @var{size}
1865 bytes of storage, allocated in the stack frame of the calling function.
1866 @end deftypefun
1868 Do not use @code{alloca} inside the arguments of a function call---you
1869 will get unpredictable results, because the stack space for the
1870 @code{alloca} would appear on the stack in the middle of the space for
1871 the function arguments.  An example of what to avoid is @code{foo (x,
1872 alloca (4), y)}.
1873 @c This might get fixed in future versions of GCC, but that won't make
1874 @c it safe with compilers generally.
1876 @menu
1877 * Alloca Example::              Example of using @code{alloca}.
1878 * Advantages of Alloca::        Reasons to use @code{alloca}.
1879 * Disadvantages of Alloca::     Reasons to avoid @code{alloca}.
1880 * GNU C Variable-Size Arrays::  Only in GNU C, here is an alternative
1881                                  method of allocating dynamically and
1882                                  freeing automatically.
1883 @end menu
1885 @node Alloca Example
1886 @subsection @code{alloca} Example
1888 As an example of use of @code{alloca}, here is a function that opens a file
1889 name made from concatenating two argument strings, and returns a file
1890 descriptor or minus one signifying failure:
1892 @smallexample
1894 open2 (char *str1, char *str2, int flags, int mode)
1896   char *name = (char *) alloca (strlen (str1) + strlen (str2) + 1);
1897   stpcpy (stpcpy (name, str1), str2);
1898   return open (name, flags, mode);
1900 @end smallexample
1902 @noindent
1903 Here is how you would get the same results with @code{malloc} and
1904 @code{free}:
1906 @smallexample
1908 open2 (char *str1, char *str2, int flags, int mode)
1910   char *name = (char *) malloc (strlen (str1) + strlen (str2) + 1);
1911   int desc;
1912   if (name == 0)
1913     fatal ("virtual memory exceeded");
1914   stpcpy (stpcpy (name, str1), str2);
1915   desc = open (name, flags, mode);
1916   free (name);
1917   return desc;
1919 @end smallexample
1921 As you can see, it is simpler with @code{alloca}.  But @code{alloca} has
1922 other, more important advantages, and some disadvantages.
1924 @node Advantages of Alloca
1925 @subsection Advantages of @code{alloca}
1927 Here are the reasons why @code{alloca} may be preferable to @code{malloc}:
1929 @itemize @bullet
1930 @item
1931 Using @code{alloca} wastes very little space and is very fast.  (It is
1932 open-coded by the GNU C compiler.)
1934 @item
1935 Since @code{alloca} does not have separate pools for different sizes of
1936 block, space used for any size block can be reused for any other size.
1937 @code{alloca} does not cause storage fragmentation.
1939 @item
1940 @cindex longjmp
1941 Nonlocal exits done with @code{longjmp} (@pxref{Non-Local Exits})
1942 automatically free the space allocated with @code{alloca} when they exit
1943 through the function that called @code{alloca}.  This is the most
1944 important reason to use @code{alloca}.
1946 To illustrate this, suppose you have a function
1947 @code{open_or_report_error} which returns a descriptor, like
1948 @code{open}, if it succeeds, but does not return to its caller if it
1949 fails.  If the file cannot be opened, it prints an error message and
1950 jumps out to the command level of your program using @code{longjmp}.
1951 Let's change @code{open2} (@pxref{Alloca Example}) to use this
1952 subroutine:@refill
1954 @smallexample
1956 open2 (char *str1, char *str2, int flags, int mode)
1958   char *name = (char *) alloca (strlen (str1) + strlen (str2) + 1);
1959   stpcpy (stpcpy (name, str1), str2);
1960   return open_or_report_error (name, flags, mode);
1962 @end smallexample
1964 @noindent
1965 Because of the way @code{alloca} works, the storage it allocates is
1966 freed even when an error occurs, with no special effort required.
1968 By contrast, the previous definition of @code{open2} (which uses
1969 @code{malloc} and @code{free}) would develop a storage leak if it were
1970 changed in this way.  Even if you are willing to make more changes to
1971 fix it, there is no easy way to do so.
1972 @end itemize
1974 @node Disadvantages of Alloca
1975 @subsection Disadvantages of @code{alloca}
1977 @cindex @code{alloca} disadvantages
1978 @cindex disadvantages of @code{alloca}
1979 These are the disadvantages of @code{alloca} in comparison with
1980 @code{malloc}:
1982 @itemize @bullet
1983 @item
1984 If you try to allocate more storage than the machine can provide, you
1985 don't get a clean error message.  Instead you get a fatal signal like
1986 the one you would get from an infinite recursion; probably a
1987 segmentation violation (@pxref{Program Error Signals}).
1989 @item
1990 Some non-GNU systems fail to support @code{alloca}, so it is less
1991 portable.  However, a slower emulation of @code{alloca} written in C
1992 is available for use on systems with this deficiency.
1993 @end itemize
1995 @node GNU C Variable-Size Arrays
1996 @subsection GNU C Variable-Size Arrays
1997 @cindex variable-sized arrays
1999 In GNU C, you can replace most uses of @code{alloca} with an array of
2000 variable size.  Here is how @code{open2} would look then:
2002 @smallexample
2003 int open2 (char *str1, char *str2, int flags, int mode)
2005   char name[strlen (str1) + strlen (str2) + 1];
2006   stpcpy (stpcpy (name, str1), str2);
2007   return open (name, flags, mode);
2009 @end smallexample
2011 But @code{alloca} is not always equivalent to a variable-sized array, for
2012 several reasons:
2014 @itemize @bullet
2015 @item
2016 A variable size array's space is freed at the end of the scope of the
2017 name of the array.  The space allocated with @code{alloca}
2018 remains until the end of the function.
2020 @item
2021 It is possible to use @code{alloca} within a loop, allocating an
2022 additional block on each iteration.  This is impossible with
2023 variable-sized arrays.
2024 @end itemize
2026 @strong{Note:} If you mix use of @code{alloca} and variable-sized arrays
2027 within one function, exiting a scope in which a variable-sized array was
2028 declared frees all blocks allocated with @code{alloca} during the
2029 execution of that scope.
2031 @ignore
2032 @c This was never actually implemented.  -zw
2033 @node Relocating Allocator
2034 @section Relocating Allocator
2036 @cindex relocating memory allocator
2037 Any system of dynamic memory allocation has overhead: the amount of
2038 space it uses is more than the amount the program asks for.  The
2039 @dfn{relocating memory allocator} achieves very low overhead by moving
2040 blocks in memory as necessary, on its own initiative.
2042 @c @menu
2043 @c * Relocator Concepts::               How to understand relocating allocation.
2044 @c * Using Relocator::          Functions for relocating allocation.
2045 @c @end menu
2047 @node Relocator Concepts
2048 @subsection Concepts of Relocating Allocation
2050 @ifinfo
2051 The @dfn{relocating memory allocator} achieves very low overhead by
2052 moving blocks in memory as necessary, on its own initiative.
2053 @end ifinfo
2055 When you allocate a block with @code{malloc}, the address of the block
2056 never changes unless you use @code{realloc} to change its size.  Thus,
2057 you can safely store the address in various places, temporarily or
2058 permanently, as you like.  This is not safe when you use the relocating
2059 memory allocator, because any and all relocatable blocks can move
2060 whenever you allocate memory in any fashion.  Even calling @code{malloc}
2061 or @code{realloc} can move the relocatable blocks.
2063 @cindex handle
2064 For each relocatable block, you must make a @dfn{handle}---a pointer
2065 object in memory, designated to store the address of that block.  The
2066 relocating allocator knows where each block's handle is, and updates the
2067 address stored there whenever it moves the block, so that the handle
2068 always points to the block.  Each time you access the contents of the
2069 block, you should fetch its address anew from the handle.
2071 To call any of the relocating allocator functions from a signal handler
2072 is almost certainly incorrect, because the signal could happen at any
2073 time and relocate all the blocks.  The only way to make this safe is to
2074 block the signal around any access to the contents of any relocatable
2075 block---not a convenient mode of operation.  @xref{Nonreentrancy}.
2077 @node Using Relocator
2078 @subsection Allocating and Freeing Relocatable Blocks
2080 @pindex malloc.h
2081 In the descriptions below, @var{handleptr} designates the address of the
2082 handle.  All the functions are declared in @file{malloc.h}; all are GNU
2083 extensions.
2085 @comment malloc.h
2086 @comment GNU
2087 @c @deftypefun {void *} r_alloc (void **@var{handleptr}, size_t @var{size})
2088 This function allocates a relocatable block of size @var{size}.  It
2089 stores the block's address in @code{*@var{handleptr}} and returns
2090 a non-null pointer to indicate success.
2092 If @code{r_alloc} can't get the space needed, it stores a null pointer
2093 in @code{*@var{handleptr}}, and returns a null pointer.
2094 @end deftypefun
2096 @comment malloc.h
2097 @comment GNU
2098 @c @deftypefun void r_alloc_free (void **@var{handleptr})
2099 This function is the way to free a relocatable block.  It frees the
2100 block that @code{*@var{handleptr}} points to, and stores a null pointer
2101 in @code{*@var{handleptr}} to show it doesn't point to an allocated
2102 block any more.
2103 @end deftypefun
2105 @comment malloc.h
2106 @comment GNU
2107 @c @deftypefun {void *} r_re_alloc (void **@var{handleptr}, size_t @var{size})
2108 The function @code{r_re_alloc} adjusts the size of the block that
2109 @code{*@var{handleptr}} points to, making it @var{size} bytes long.  It
2110 stores the address of the resized block in @code{*@var{handleptr}} and
2111 returns a non-null pointer to indicate success.
2113 If enough memory is not available, this function returns a null pointer
2114 and does not modify @code{*@var{handleptr}}.
2115 @end deftypefun
2116 @end ignore
2118 @ignore
2119 @comment No longer available...
2121 @comment @node Memory Warnings
2122 @comment @section Memory Usage Warnings
2123 @comment @cindex memory usage warnings
2124 @comment @cindex warnings of memory almost full
2126 @pindex malloc.c
2127 You can ask for warnings as the program approaches running out of memory
2128 space, by calling @code{memory_warnings}.  This tells @code{malloc} to
2129 check memory usage every time it asks for more memory from the operating
2130 system.  This is a GNU extension declared in @file{malloc.h}.
2132 @comment malloc.h
2133 @comment GNU
2134 @comment @deftypefun void memory_warnings (void *@var{start}, void (*@var{warn-func}) (const char *))
2135 Call this function to request warnings for nearing exhaustion of virtual
2136 memory.
2138 The argument @var{start} says where data space begins, in memory.  The
2139 allocator compares this against the last address used and against the
2140 limit of data space, to determine the fraction of available memory in
2141 use.  If you supply zero for @var{start}, then a default value is used
2142 which is right in most circumstances.
2144 For @var{warn-func}, supply a function that @code{malloc} can call to
2145 warn you.  It is called with a string (a warning message) as argument.
2146 Normally it ought to display the string for the user to read.
2147 @end deftypefun
2149 The warnings come when memory becomes 75% full, when it becomes 85%
2150 full, and when it becomes 95% full.  Above 95% you get another warning
2151 each time memory usage increases.
2153 @end ignore