C言語のmalloc_usable_sizeの計算結果がi=10とi=11で異なる理由について

C言語でのメモリ確保に関する質問です。mallocを使ってメモリを動的に確保し、malloc_usable_sizeを使ってそのサイズを求めた時に、i=10の時は期待通りの結果が得られるのに、i=11の場合に計算結果が異なるという問題について解説します。

1. mallocとメモリ確保の仕組み

malloc関数は、指定したサイズのメモリ領域を動的に確保する関数です。しかし、実際に確保されるメモリ量は、要求したサイズよりも大きくなる場合があります。これは、メモリ管理のために追加の領域が確保されるためです。

2. malloc_usable_sizeとは

malloc_usable_sizeは、mallocで確保したメモリブロックが実際に使用できるバイト数を返す関数です。これは、確保したメモリが実際には要求したサイズよりも大きい場合があることを考慮して、実際に利用できる領域のサイズを返します。

3. i=10とi=11で異なる結果になる理由

i=10の時に期待通りの結果が得られる理由は、確保されたメモリ領域が必要最小限で済んでいるからです。しかし、i=11の場合、メモリ管理の都合でメモリのサイズが、要求されたサイズよりも少し大きくなることがあります。特に、mallocが内部的にメモリをページ単位で管理している場合、i=11で確保されるメモリのブロックサイズが、i=10の時よりも大きくなることがあるため、このような差が発生することがあります。

4. 解決方法と対策

このような場合、特にメモリの確保が厳密に必要な場合は、malloc_usable_sizeを使って実際に使用できるメモリ量を確認し、その結果に基づいて処理を調整することが推奨されます。また、特に小さなメモリ領域を確保する場合、必要な領域を過剰に確保しないように注意が必要です。

5. まとめ

malloc_usable_sizeがi=10とi=11で異なる理由は、mallocがメモリを確保する際に内部でページ単位やオーバーヘッドを加える場合があるためです。この問題は、mallocが確保するメモリのサイズが必ずしも要求したサイズ通りでないことから生じるものです。