当内存不足时，如何防止变长数组崩溃？

Question

在支持可变长度数组之前，我会像这样动态分配它们：

int foo(size_t n)
{
    int *arr = malloc(n * sizeof int);
    if (!arr) return ENOMEM; /* not enough memory */
    .
    . else do stuff with arr[]
    .
    free(arr);
    return 0;
}

使用可变长度数组，我现在可以让它看起来更干净：

int bar(size_t n)
{
    int arr[n];
    .
    . do stuff with arr[]
    .
    return 0;
}

但现在我没有“内存不足”检查。 事实上，如果 n 太大，程序就会崩溃。

如果 n 太大，我如何优雅地从 bar(n) 中解脱出来？

Answer 1

这种情况与任何其他局部变量完全相同 - 像这样的声明：

int baz(void)
{
    int arr[100000];
    .
    . do stuff with arr[]
    .
    return 0;
}

有完全相同的问题。 “解决方案”与往常一样——不要递归得太深，也不要分配具有自动存储持续时间的非常大的数据结构malloc()在这些情况下继续使用malloc() ）。 “非常大”的值在很大程度上取决于您的环境。

换句话说，不要声明int array[n]; 除非您知道n有界于一个合理的值，这样您才会乐于将具有该最大大小的数组声明为普通的、不可修改的类型数组。

（是的，这意味着可变修改的类型数组并不像它们最初出现的那样有用，因为仅仅将数组声明为所需的最大大小，您获得的收益很少）。

Answer 2

您可以通过不使用它们来防止它们崩溃。 :)

严肃地说，除非您对大小有很强的限制，否则几乎没有安全的方法可以使用可变长度数组来使您的生活更轻松。 另一方面，您可以通过以下方式有条件地使用它们：

char vla_buf[n < 1000 ? n : 1];
char *buf = sizeof vla_buf < n ? malloc(n) : vla_buf;
if (!buf) goto error;
/* ... Do stuff with buf ... */
if (buf != vla_buf) free(buf);

虽然这看起来是无用的痛苦，但它可以产生巨大的性能差异，特别是在线程应用程序中，对malloc和free许多调用可能会导致锁争用。 （这个技巧的一个显着的附带好处是，您可以通过简单地将[n < 1000 ? n : 1]替换为1000来支持没有 VLA 的旧编译器，例如使用宏。）

VLA 可能有用的另一个模糊情况是在递归算法中，您知道所有递归级别所需的数组条目总数以n为界，其中n足够小，您确信它不会溢出堆栈，但是其中最多可以有n个递归级别和使用最多n元素的单个级别。 在 C99 之前，在不占用n^2堆栈空间的情况下处理这种情况的唯一方法是使用malloc 。 使用 VLA，您可以完全在堆栈上解决问题。

请记住，这些 VLA 真正有益的情况非常罕见。 通常，VLA 只是一种欺骗自己的方法，以为内存管理很容易，直到您被由此产生的（微不足道的）漏洞所困扰。 :-)

编辑：为了更好地解决 OP 的原始问题：

#define MAX_VLA 10000
int bar(size_t n)
{
    int arr[n <= MAX_VLA ? n : 1];
    if (sizeof arr/sizeof *arr < n) return ENOMEM;
    /* ... */
    return 0;
}

Answer 3

实际上，到处检查内存不足的情况是非常昂贵的。 处理海量数据的企业方法是通过在单个早期检查点定义大小的硬上限来限制数据大小，并在达到上限时快速优雅地失败。

我刚才的建议是简单而愚蠢的。 但它是每个普通（非科学或特殊）产品总是做的。 并且它通常是客户所期望的。