内存管理

Posted 2020-08-01

二.内存管理

mmap/munmap

brk/sbrk

malloc/free/calloc/realloc

new/new[]/delete/delete[]

STL内存管理Allocator

智能指针

1.认识各种不同的内存

代码区

全局区

局部区

堆区

实验1：

直观查看各个内存段。

/proc/$PID/maps文件动态映射进程的内存结构

/proc/$PID在进程结束以后，自动删除.

1000 =4Kbyte=4096byte=1page

注意：/proc文件系统暴露系统内核的相关信息。

Linux中程序代码空间地址永远在08048000

0-3G应用程序使用的空间

3G-4G内核init使用的空间3G-3G+8M

实验2：

体会各种变量在内存中的位置

实验3：

栈地址的变化（从大变小）

堆地址的变化（从小变大）

问题：

栈分配空间是实际大小

堆分配的空间是实际大小+12字节

2.malloc与new分配空间的差别

2.1.malloc/new怎么分配空间(虚拟内存)

用户申请一个空间，系统查找大块没有使用的空闲的地址.

并且关联一个物理空间（映射）

实验

体会虚地址/虚拟内存的概念

结论：

每个进程都有一个虚拟的从0-4G地址。

平面内存.flat memory

虚拟内存映射物理内存采用

段页管理

段：把地址转换为线性地址

页：完成实际物理映射，一般为了处理碎片内存，页分成3-4级

2.2.malloc/new对分配的空间怎么管理？

实验：

体会malloc对内存是有管理的。

a.栈是栈结构管理，malloc采用堆的方式管理。

堆的管理采用是链表容器来管理。

链表的节点：上一个内存节点地址

 下一个内存节点地址

 内容内存空间

 内存大小

 

b.malloc按页申请空间

2.3.堆内存访问的规则：

不允许的访问：

段错误访问（能否访问）

非法访问 （该否访问）

识别是否非法访问破坏内存管理结构。

识别什么情况下会段错误。

不要胡乱使用指针运算。

+n  -n +=n -=n  ++  --  []

if(p) *p 

2.4.C++ 与C内存操作的区别

相同点:

new ：malloc  calloc 

delete  ：free  realloc

new[] ：calloc  malloc

delete[]：free

new()   ：realloc  （replacement alloc）

区别点：

delete 调用一次析构器

delete[] 调用多次析构器

new调用一次构造器

new[]调用多次构造器

int *a=new int[30];

delete a; ~a(),free(a);

delete[] a; ~a[0]() ~a[1]()...,free(a);

free  /delete  /delete[]区别

不调用/调用一次/调用多次

3.C是否可以像栈一样来自己管理内存。

brk/sbrk

练习：

1-10000之间所有孪生素数

孪生素数：连个之间差的绝对值<=2

1.函数说明：

int brk(void *p);

作用：

分配/释放空间

参数：

void*p指定有效地址末尾范围

返回：

0：

内存分配释放成功

-1或者ENOMEM：

内存分配失败

void *sbrk(intptr_t increment)

作用：

分配释放空间

参数：

要分配空间大小

返回：

分配空间的首地址

2.理解brk/sbrk函数

malloc在后台维护一个数据结构链表。

brk/sbrk在后台维护数据：开始地址、结束地址

sbrk(0)返回一个开始地址.地址在页首：4k的倍数

实验：

使用sbrk返回空闲的首地址！但不映射物理空间

sbrk参数可以

>0:分配空间，返回首地址

=0:不动，返回首地址

<0:释放空间，返回首地址

建议不要使用sbrk释放空间.

建议使用sbrk返回首地址。而是使用brk改变末尾地址实现分配与释放

案例：

查找1-10000之间所有素数，保存到内存，查找完毕

打印所有素数。释放空间

注意：分配空间

使用空间

释放空间

问题：

int a[20][20];

a[10] -a[1];返回个数

int *p=new int[20][20];

p[10]-p[1];返回地址字节数