c言語のメモリの動的確保について

実現したいこと

c言語のmallocによるメモリの動的確保について、気になることがあり質問させていただきます。
質問としては、mallocを使いすぎることでメモリを確保する際にmalloc同士で干渉などを起こすことがあるのでしょうか？
といのも、以下のコードでは配列を返す自作関数内でmallocを用いてメモリを動的に確保しており、main関数内ではその自作関数を計11回呼び出しています。このプログラムを実行するとコンパイルはできるのですが、実行すると何度やってもセグメンテーションエラーになり、実行できませんでした。しかし、mallocを使っている関数を一部コメントアウトし、main関数内でもコメントアウトした関数の呼び出し部をコメントアウトして実行すると、エラーにならず実行できました。その後、コメントアウトを解除して実行すると今度はセグメンテーションエラーにならずに実行できました。
このようなことがおきた原因として、malloc同士での干渉があったのかなとも思ったのですが、調べてもあまりピンとくるものがありませんでした。以前にもmallocを大量に使ったプログラム（20個ほどだった気がします。）を書いたのですが、その時は何も問題なく実行できたので、なおさら不思議です。これに関して意見を頂戴したく、質問させていただきました。どなたかわかる方、ご教授のほどよろしくお願いいたします。

該当のソースコード

c
1#include	<stdio.h>
2#include	<stdlib.h>
3#include	<math.h>
4#include     <string.h>
5
6#define N 1024
7
8int  fft1();
9int  window_func();
10
11void swap(float *x, float *y);
12
13double* freq(void);
14double* CalcPower(double data[]);
15double* Kurtosis(double a[], double b[], double c[], double d[]);
16
17
18int main(int argc,const char *argv[])
19{
20  int	i, j, k, n, n_frame, iter, flag;
21  int  n_frame = 2929;
22
23  char    datar[256], datai[256];
24  
25  float   ar1[N], ai1[N], ar2[N], ai2[N];
26    
27  double  pwr1, pwi1, pwr2, pwi2;
28  
29  double  dcnt;
30  
31  double  S1r1[N], S2r1[N], S3r1[N], S4r1[N], S6r1[N];
32  double  S1i1[N], S2i1[N], S3i1[N], S4i1[N];
33  double  Myu1r1[N], Myu2r1[N], Myu3r1[N], Myu4r1[N];
34  double  Myu1i1[N], Myu2i1[N], Myu3i1[N], Myu4i1[N];
35  
36  double  S1r2[N], S2r2[N], S3r2[N], S4r2[N], S6r2[N];
37  double  S1i2[N], S2i2[N], S3i2[N], S4i2[N];
38  double  Myu1r2[N], Myu2r2[N], Myu3r2[N], Myu4r2[N];
39  double  Myu1i2[N], Myu2i2[N], Myu3i2[N], Myu4i2[N];
40  
41  double  sub_Myu1r[N], sub_Myu2r[N], sub_Myu3r[N], sub_Myu4r[N];
42  double  sub_Myu1i[N], sub_Myu2i[N], sub_Myu3i[N], sub_Myu4i[N];
43  
44  double  Myu21[N], Myu22[N], sub_Myu2[N];
45  double  sub_myu2[N], b[N], h[N], h1[N];	
46  double  d[N], d1[N];
47  double  sub_d[N];
48  
49  double  sub_d_neighbor[N], sub_d_neighbor1[N];
50  double  v[N], v1[N], sub_v[N], sub_v1[N];
51  
52  double  modi_Myu2_freq[N];
53  
54  double* fq = NULL;
55
56  double* Kr = NULL;
57  double* Ki = NULL;
58  double* Ka = NULL;
59  double* Kb = NULL;
60  
61  double  Mr[N], Mi[N], Ma[N], Mb[N];
62  double  Fr[N], Fi[N];
63  double  br[N], bi[N], ba[N], bb[N], qr[N], qa[N];
64  double  xr[N], xi[N], xa[N], xb[N], qi[N], qb[N];
65  
66  double  modi_Myu2_kur1[N]; 
67  double  modi_Myu2_kur2[N]; 
68  
69  double  com[N];
70  double  modi_Myu2_com[N]; 
71
72  double* Myu21_power = NULL;
73  double* sub_Myu2_power = NULL;
74  double* modi_power_com = NULL;  
75  double* modi_power_kur1 = NULL;
76  double* modi_power_kur2 = NULL;
77  double* modi_power_freq = NULL;
78  	
79  FILE  *fp, *fp1;
80  
81  for(i = 0; i < N; i++)
82  {
83    ar1[i] = 0.0;
84    ai1[i] = 0.0;
85    ar2[i] = 0.0;
86    ai2[i] = 0.0;
87    
88    Myu21[i] = 0.0;
89    Myu22[i] = 0.0;
90     
91    S1r1[i] = 0.0;
92    S1i1[i] = 0.0;
93    S2r1[i] = 0.0;
94    S2i1[i] = 0.0;
95    S3r1[i] = 0.0;
96    S3i1[i] = 0.0;
97    S4r1[i] = 0.0;
98    S4i1[i] = 0.0;
99    
100    S1r2[i] = 0.0;
101    S1i2[i] = 0.0;
102    S2r2[i] = 0.0;
103    S2i2[i] = 0.0;
104    S3r2[i] = 0.0;
105    S3i2[i] = 0.0;
106    S4r2[i] = 0.0;
107    S4i2[i] = 0.0;
108    
109    Myu1r1[i] = 0.0;
110    Myu1i1[i] = 0.0;
111    Myu2r1[i] = 0.0;
112    Myu2i1[i] = 0.0;
113    Myu3r1[i] = 0.0;
114    Myu3i1[i] = 0.0;
115    Myu4r1[i] = 0.0;
116    Myu4i1[i] = 0.0;
117  }
118  
119  pwr1 = 0.0;
120  pwi1 = 0.0;
121  pwr2 = 0.0;
122  pwi2 = 0.0;
123
124  dcnt = 0.0;
125
126  fp  = fopen(argv[1],"r");
127  fp1 = fopen(argv[2],"r");
128
129  if(fp == NULL)
130    printf("fp:cannnot open file\n");
131  else
132    printf("fp:open file\n");
133
134  if(fp1 == NULL)
135    printf("fp1:cannnot open file\n");
136  else
137    printf("fp1:open file\n");
138
139  
140  iter = 0;
141  flag = 0;
142
143  for(n = 0; n < n_frame; n++)
144  {
145    for(i = 0; i < N; i++)
146    {
147      fgets(datar, sizeof(datar), fp);
148      ar1[i] = atof(datar);
149      ar2[i] = 0.0;
150    }
151                  
152    for(i = 0; i < N; i++)
153    {
154      fgets(datai, sizeof(datai), fp1);
155      ar2[i] = atof(datai);
156      ai2[i] = 0.0;
157    }
158    
159    window_func(ar1, N);
160    window_func(ai1, N);
161    fft1(ar1, ai1, N, iter, flag);
162    
163    window_func(ar2, N);
164    window_func(ai2, N);
165    fft1(ar2, ai2, N, iter, flag);
166
167    for(i = 0; i < N/2; i++)
168    {
169      swap(&ar1[i], &ar1[N/2+i]);
170      swap(&ai1[i], &ai1[N/2+i]);
171      swap(&ar2[i], &ar2[N/2+i]);
172      swap(&ai2[i], &ai2[N/2+i]);
173    }
174    
175    for(i = 0; i < N; i++)
176    {
177      pwr1      =  ar1[i];
178      pwi1      =  ai1[i];
179	    
180      S1r1[i]  +=  (double)pwr1;
181      S1i1[i]  +=  (double)pwi1;
182	    
183      S2r1[i]  +=  pow((double)pwr1, 2.0);
184      S2i1[i]  +=  pow((double)pwi1, 2.0);
185	    
186      S3r1[i]  +=  pow((double)pwr1, 3.0);
187      S3i1[i]  +=  pow((double)pwi1, 3.0);
188	    
189      S4r1[i]  +=  pow((double)pwr1, 4.0);
190      S4i1[i]  +=  pow((double)pwi1, 4.0);
191    }
192        
193    dcnt++;
194    
195  }
196
197  printf("\n");
198  fclose(fp);
199  fclose(fp1);
200   
201  fq = freq();
202
203  for(i = 0; i < N; i++)
204  {
205    Myu1r1[i] = S1r1[i] / dcnt;
206    Myu1i1[i] = S1i1[i] / dcnt;
207	  
208    Myu2r1[i] = S2r1[i] / dcnt;
209    Myu2i1[i] = S2i1[i] / dcnt;
210	  
211    Myu3r1[i] = S3r1[i] / dcnt;
212    Myu3i1[i] = S3i1[i] / dcnt;
213	  
214    Myu4r1[i] = S4r1[i] / dcnt;
215    Myu4i1[i] = S4i1[i] / dcnt;
216
217    Myu21[i] = Myu2r1[i] + Myu2i1[i];
218  }
219
220  
221Myu21_power = CalcPower(Myu21);
222  sub_Myu2_power = CalcPower(Myu21);
223  
224  modi_power_freq = CalcPower(Myu21);
225
226  Kr = Kurtosis(Myu1r1, Myu2r1, Myu3r1, Myu4r1);  
227  Ki = Kurtosis(Myu1i1, Myu2i1, Myu3i1, Myu4i1);
228  
229  Ka = Kurtosis(Myu1r1, Myu2r1, Myu3r1, Myu4r1);  
230  Kb = Kurtosis(Myu1i1, Myu2i1, Myu3i1,  Myu4i1);
231
232  modi_power_kur1 = CalcPower(Myu21);
233  modi_power_kur2 = CalcPower(Myu21);
234
235  modi_power_com = CalcPower(Myu21);
236  
237  free(fq);
238  free(Kr);
239  free(Ki);
240  free(Ka);
241  free(Kb);
242  free(Myu21_power);
243  free(sub_Myu2_power);
244  free(modi_power_com);
245  free(modi_power_freq);
246  free(modi_power_kur1);
247  free(modi_power_kur2);
248  
249  return 0;
250	
251}
252
253void swap(float *x, float *y)
254{
255  float temp;
256  
257  temp = *x;
258  *x   = *y;
259  *y   = temp;
260}
261	
262int fft1(float ar[], float ai[], int n, int iter, int flag)
263{
264  int    i, j, it, xp, xp2, k, j1, j2, im1, jm1;
265  double sign, w, wr, wi, dr1, dr2, di1, di2, tr, ti, arg;
266
267  if(n < 2) return(999);
268
269  if(iter <= 0)
270  {
271    iter = 0;
272    i = n;
273    
274    while(1)
275    {
276      if((i /= 2) == 0) break;
277      iter++;
278    }
279  }
280
281  j = 1;
282  
283  for(i = 0; i < iter; i++) j *= 2;
284  
285  if(n != j) return(1);
286  
287  if(flag == 1) sign=1.0;
288  else sign=-1.0;
289  
290  xp2 = n;
291
292  for(it = 0; it < iter; it++)
293  {
294    xp = xp2;
295    xp2 = xp / 2;
296    w = 3.141592653589793 / xp2;
297    
298    for(k = 0; k < xp2; k++)
299    {
300      arg = k * w;
301      wr = cos(arg);
302      wi = sign * sin(arg);
303      i = k - xp;
304      
305      for(j = xp; j <= n; j += xp)
306      {
307        j1  = j + i;
308        j2  = j1 + xp2;
309        dr1 = ar[j1];
310        dr2 = ar[j2];
311        di1 = ai[j1];
312        di2 = ai[j2];
313        tr  = dr1 - dr2;
314        ti  = di1 - di2;
315        
316        ar[j1] = dr1 + dr2;
317        ai[j1] = di1 + di2;
318        ar[j2] = tr * wr - ti * wi;
319        ai[j2] = ti * wr + tr * wi;	      
320      }
321    }
322  }
323
324  j1 = n / 2;
325  j2 = n - 1;
326  j = 1;
327
328  for(i = 1; i <= j2; i++)
329  {
330    if(i < j)
331    {
332      im1 = i - 1;
333      jm1 = j - 1;
334      tr  = ar[jm1];
335      ti  = ai[jm1];
336      
337      ar[jm1] = ar[im1];
338      ai[jm1] = ai[im1];
339      ar[im1] = tr;
340      ai[im1] = ti;
341    }
342  
343    k = j1;
344  
345    while(k < j)
346    {
347      j -= k;
348      k /= 2;
349    }
350	  
351    j += k;
352  }
353
354  if(flag == 0) return(0);
355  
356  w = n;
357
358  for(i = 0; i < n; i++)
359  {
360    ar[i] = ar[i] / w;
361    ai[i] = ai[i] / w;
362  }
363  
364  return(0);
365}
366
367
368int window_func(float frame[], int n)
369{
370  int	 i;
371  float  winv[n];
372  double pi = 3.141592653589793;
373
374  for(i = 0; i < n; i++)
375  {
376    winv[i] = 0.35875 - 0.48829 * cos(2.0*pi*i/(n-1)) + 0.14128 * cos(4.0*pi*i/(n-1)) - 0.01168 * cos(6.0*pi*i/(n-1));
377
378    frame[i] = frame[i] * winv[i];
379  }
380
381  return(0);
382}
383
384double* CalcPower(double data[])
385{
386  int i;
387  double av[N];
388  double* power = (double*)malloc(N * sizeof(double));
389  
390  for(i = 0; i < N; i++)
391    av[i] = 0.0;
392  
393  for(i = 0; i < N; i++)
394  {
395    av[i] = data[i] / 1000000;
396    power[i] = 10 * log10(av[i]);
397  }
398  
399  return power;
400}
401
402double* Kurtosis(double Myu1[], double Myu2[], double Myu3[], double Myu4[])
403{
404  int i;
405  double M1[N], M2[N], M3[N], M4[N];
406  double top[N], bottom[N];
407  double* K = (double*)malloc(N * sizeof(double));
408    
409  for(i = 0; i < N; i++)
410  {
411    M1[i] = 0.0;
412    M2[i] = 0.0;
413    M3[i] = 0.0;
414    M4[i] = 0.0;
415      
416    top[i] = 0.0;
417    bottom[i] = 0.0;
418  }
419    
420  for(i = 0; i < N; i++)
421  {
422    M1[i] = 4.0 * Myu3[i] * Myu1[i];
423
424    M2[i] = 6.0 * Myu2[i] * Myu1[i] * Myu1[i];
425
426    M3[i] = 3.0 * Myu1[i] * Myu1[i] * Myu1[i] * Myu1[i];
427
428    M4[i] = Myu2[i] - (Myu1[i] * Myu1[i]);
429  }
430    
431  for(i = 0; i < N; i++)
432  {
433    top[i] = Myu4[i] - M1[i] + M2[i] - M3[i];  
434    bottom[i] = M4[i] * M4[i];
435  }
436    
437  for(i = 0; i < N; i++)
438  {
439    K[i] = top[i] / bottom[i];  
440  }
441  
442  return K;
443  
444}
445
446double* freq(void)
447{
448  int i;
449  double* fq = (double*)malloc(N * sizeof(double));
450  
451  for(i = 0; i < N; i++)
452    fq[i] = (875.0 + 6000.0 + (30.0/1024.0) * i) / 1000.0;
453  
454  return fq;
455  
456}

C
1#include <stdio.h>
2#include <stdlib.h>
3#include <time.h>
4
5#define N  3000000
6
7double GetRandom();
8
9int main()
10{
11  int i;
12  FILE *fp, *fp1;
13  
14  fp    = fopen("rand1.dat", "w");
15  fp1 = fopen("rand2.dat", "w");
16  
17  srand((unsigned int)time(NULL));
18  for(i = 0; i < N; i++)  
19  {
20    fprintf(fp, "%f\n", GetRandom(0,1));     
21    fprintf(fp1, "%f\n", GetRandom(0,1));  
22  }
23
24  fclose(fp);
25  fclose(fp1);
26  
27  return 0;
28}
29
30double GetRandom(int min, int max)
31{
32  return min + (double)(rand() * (max - min + 1.0) / (1.0 + RAND_MAX));
33}

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

No LSB modules are available.
Distributor ID: Ubuntu
Description: Ubuntu 20.04.6 LTS
Release: 20.04
Codename: focal

episteme

2023/04/21 08:12 編集

「malloc同士での干渉」とは何ですか? 何が/どう干渉するんですか?

maisumakun

2023/04/21 08:06

Nを変数でなく#defineで定義してみたらどうなりますでしょうか？（変数で個数を決めてローカル配列を確保するのはVLAといって、これもまた別種の動的確保となります）

tatsu99

2023/04/21 08:09

提示されたソースをコンパイルして、実行すると、どうなるのでしょうか。又、どうなることを期待されているのでしょうか。

int32_t

2023/04/21 08:39

malloc() の問題というより、ローカル変数多すぎでスタック枯渇かもしれませんね。

Zuishin

2023/04/21 09:33

私もこの程度の malloc でメモリが枯渇するというのは考えにくいと思います。ローカル変数ならあり得ますね。しかし、関数呼び出しをコメントアウトして動いたというなら、コメントアウトしなかった場合にはスタックオーバーフローになりそうですが。

jimbe

2023/04/21 09:41 編集

プログラムに問題が一切無いのに malloc で干渉とやらが発生するのなら、 OS がおかしいということになるでしょう。推測では無く仮説を立ててそれを確認していく作業が必要です。

Zuishin

2023/04/21 09:48 編集

謎なのは、メモリを確保しているのに main で使っていないところです。処理が省略されているのであれば、そこに問題がある可能性があります。もしこのコードが問題の起きるコードでないのであれば、こちらでは推測しかできず、質問者側で検証しなければいけません。もっとも、私はコンパイルも実行もせず斜め読みしただけなので、このコードに問題があるのかどうかすら知りませんが。

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