《Linux/Unix系统编程手册》读书笔记4

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《Linux/Unix系统编程手册》读书笔记 目录

第7章：

内存分配

通过增加堆的大小分配内存，通过提升program break位置的高度来分配内存。

基本学过C语言的都用过malloc来分配内存，而malloc都基于brk()和sbrk()。

 #include <unistd.h>
 
  brk( * 
  *sbrk(intptr_t increment);

brk()系统调用会将program break设置为end_data_segment的位置。成功调用返回0,失败返回-1。

sbrk()系统调用会将program break原来的位置增加increment的大小。成功调用返回原来program break的位置，失败返回(void *)-1。

PS：sbrk(0)返回program break的当前位置。

malloc()函数，C使用该函数在堆上分配和释放内存。

 #include <stdlib.h>
 
  *malloc(size_t size);

malloc分配size字节大小的内存。并返回指向新分配的内存的起始位置的指针，该内存未经初始化；失败返回NULL。

通常对返回的指针进行显式类型转换来获得自己想要的类型的指针。

实际上每次调用malloc分配内存时，会额外分配多几个字节来记录这块内存的大小。（如下图所示）

free()函数用来释放内存块。

 #include <stdlib.h>
 
  free( *ptr);

free释放ptr指向的内存块，ptr必须是malloc、calloc、realloc返回的指针。

free不会降低program break的位置，而是将该内存添加到空闲内存列表，用于以后malloc使用。

PS：不能对已经调用过free函数的指针，再次调用free，这样会产生错误。

 因为malloc分配后的内存会有内存块的长度，所以free会知道这块内存的大小，从而准确的将内存块释放，并放入空闲内存块列表中。

PS：因此不能用free随便释放不是malloc返回的指针。

经过free释放后的内存块结构如下：

其实malloc调用是先查找空闲内存块列表，找到合适的内存块。如果找不到合适的内存块就调用sbrk()来分配更多的内存，为了减少调用sbrk的次数，会分配比size大小更多的内存来增加program break的位置，超出size大小的内存块会放到空闲内存列表。

calloc()函数可以对一组相同的对象分配内存。

#include <stdlib.h>

 *calloc(size_t numitems, size_t size);

numitems指定了对象的数量，size指定了每个对象的大小。成功调用返回内存块的起始地址，失败返回NULL。malloc返回的内存不会初始化，而calloc返回的内存块是已初始化。

realloc()函数可以调整一块内存的大小。

 #include <stdlib.h>
 
  *realloc( *ptr, size_t size);

ptr是需要调整大小的内存块的指针， size是所需调整大小的期望值。

成功调用会返回指向调整后内存块的指针（位置可能不同），失败返回NULL。

练习：

7-1. 修改程序清单7-1中的程序，在每次执行malloc()后打印出program break的当前至。指定一个较小的内存分配尺寸来运行该程序。这将证明malloc不会在每次调用时都会调用sbrk()来调整program break的位置，而是周期性地分大块内存，并从中将小片内存返回给调用者。

程序清单7-1:

 
                 
 
 #include 
 
  MAX_ALLOCS 1000000
 
  main( argc,  *      *      
     printf( 
     (argc <  || strcmp(argv[], ) ==          usageErr(, argv[ 
     numAllocs = getInt(argv[], GN_GT_0,  
     (numAllocs >         cmdLineErr( 
     blockSize = getInt(argv[], GN_GT_0 | GN_ANY_BASE,  
     freeStep = (argc > ) ? getInt(argv[], GN_GT_0, ) :      freeMin = (argc > ) ? getInt(argv[], GN_GT_0, ) :      freeMax = (argc > ) ? getInt(argv[], GN_GT_0,  
     (freeMax >         cmdLineErr( 
     printf(, sbrk( 
     printf( 
     (j = ; j < numAllocs; j++         ptr[j] =         (ptr[j] ==             errExit(         printf(, sbrk(  
     printf(, sbrk( 
     printf(     (j = freeMin-; j < freeMax; j +=  
     printf(, sbrk( 
  }

lancelot@debian:~/Code/tlpi$ ./-   * to   steps of (), program break is