Почему и когда malloc() не будет доступен в C?

TL;DR:

Почему и когда malloc() не будет доступен в C?

Единственное, что можно сказать в целом, это то, что malloc() будет предоставляться каждой соответствующей реализацией C, размещенной на хосте, но есть и другие виды, в том числе другой соответствующий вид.

Разве malloc не должен находиться в динамической библиотеке внутри компилятора?

Не совсем. malloc() является частью стандартной библиотеки C, поэтому она предоставляется каждой соответствующей размещенной реализацией C. Реализация C включает систему для перевода исходного кода C в исполняемые программы, а также механизм и среду для запуска полученных программ. Первый обычно вращается вокруг компилятора. Последний включает в себя столько стандартной библиотеки C, сколько предоставляет реализация, и эта часть находится там, где находится malloc, если она доступна. Таким образом, нет, malloc технически не является частью компилятора.

Я уверен, что это не различие, которое вы хотели указать, но оно имеет отношение к ответу. Обратите внимание: я сказал, что malloc обеспечивается реализациями hosted. Это то, с чем вы обычно сталкиваетесь в операционных системах общего назначения. Они создают программы, которые стандартно запускаются через хост-ОС, и предоставляют все возможности стандартной библиотеки C в связке с ОС. Но есть и автономные реализации. Одно из ключевых отличий заключается в том, что автономные реализации освобождаются от предоставления большей части стандартной библиотеки, включая malloc().

Обычно вы найдете автономные реализации, используемые для встроенных систем, таких как ваша. Они также используются для ядер ОС, загрузчиков и других подобных программ, а не работают непосредственно на «голом железе». То, что ваши программы работают поверх ОС, делает вашу среду чем-то вроде Cadillac среди встраиваемых систем, но не гарантирует, что реализация C является размещенной. Поскольку он не предоставляет malloc, он не может быть соответствующей размещенной реализацией, но может быть соответствующей автономной реализацией. Он должен документально подтвердить, за что он себя выдает. Если он автономный, но предоставляет другие стандартные библиотечные функции, вы можете считать это роскошью.

Некоторые рекомендации для систем, критически важных с точки зрения безопасности, не допускают динамического выделения памяти.

Например, в руководстве MISRA C:2004 есть следующее правило:

20.4 — Динамическое выделение памяти кучи не должно использоваться.

Один из способов следовать этому правилу: не привносить и не внедрять в систему malloc() и другие функции динамического выделения памяти.

Такие системы обычно представляют собой встроенные системы, где потребности в памяти хорошо известны/ограничены во время или до времени компиляции. Таким образом, можно безболезненно избежать динамического выделения памяти.

С библиотеками C, включенными в ваш проект, вы можете использовать такие функции, как malloc, printf и т. д. Поймите, что 8051 — это устройство печати с малым объемом памяти, порядка нескольких КБ. Следовательно, включение библиотек C увеличит размер выходного файла .hex, и вам не хватит памяти.