c-sprintf/snprintf是否分配额外的内存

Question

我正在编写一个库，并希望使其完全与资源无关，这也意味着该库应该使用用户提供的内存分配函数。库也允许用户设置自己的错误处理程序函数，这些函数以错误消息为参数调用，如下所示：

typedef void (*error_handler)(const char* msg);

库代码自己准备错误消息，就像这样（忽略了消息格式化失败的情况）：

char buf[BUF_SIZE];
snprintf(buf, BUF_SIZE, "Oops found at file '%s' line %d", __FILE__, __LINE__);

但是，我能确定snprintf不会为其内部使用malloc分配更多内存吗？这显然绕过了用户提供的分配例程？我的Linux系统中的手册页对此保持沉默。

Answer 1

根据glibc、newlibc源代码，它们在某些情况下都使用malloc，但在最有可能的情况下不是。

如果您想知道当前代码何时执行malloc或任何其他函数，您可以在Linux上挂接如下libc函数：

#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <dlfcn.h>
void *malloc(size_t size) {
    static void *(*original_malloc)(size_t) = NULL;
    if (! original_malloc) {
        /* get the pointer to the original malloc */
        original_malloc = dlsym(RTLD_NEXT, "malloc");
    }
    void *rv = original_malloc(size);
    printf("allocated %zd bytes of memoryn", size);
    return rv;
}

使用将其编译为共享对象

gcc -Wl,--no-as-needed -shared -ldl -fPIC hook.c -o hook.so

给定代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    char buf[256];
    char *malloced;
    printf("about to run sprintfn");
    sprintf(buf, "%.250f", 0.123456789);
    printf("donen");
    printf("about to run asprintfn");
    asprintf(&malloced, "foo");
    free(malloced);
    printf("donen");
}

编译成prog，您可以运行它：

% LD_PRELOAD=./hook.so ./prog
about to run sprintf
done
about to run asprintf
allocated 100 bytes of memory
allocated 4 bytes of memory
done

Answer 2

与任何库例程一样，sprintf和snprintf可以分配内存供内部使用，也可以不分配内存。

它们不会为生成的字符串分配内存。该内存必须由调用方以某种方式分配，并且其地址作为第一个参数传递。如果分配的内存不够大，那么sprintf将有未定义的行为（因为没有办法告诉它有多少可用空间），snprintf将截断结果（假设大小参数是准确的）。

如果sprintf或snprintf的实现分配了内存，但没有安排释放它，那将是内存泄漏。这样的泄漏实际上不会违反语言标准（对资源分配没有什么可说的），但它会被认为是该实现中的一个错误。

特别是，如果您自己的代码使用自己的内存分配器而不是malloc，那么您调用的任何库函数都可以在内部调用malloc，除非您使用某些特定于系统的功能来调用malloc，即使是在标准库中，也可以改为调用分配器。例如，fopen()特别可能为缓冲区分配内存。

如果您将标准库对malloc的调用替换为对自己分配器的调用，则需要确保还替换了对realloc、calloc和free的任何调用，以及可能的一个或多个系统特定例程。例如，当程序完成时运行的清理代码将关闭打开的文件，这可能涉及到对free的调用。