malloc与free

Posted 2020-08-24

《UNIX环境高级编程》

在大部分操作系统中，内存分配由以下两个简单的函数来处理：
void *malloc (long numbytes)：该函数负责分配 numbytes 大小的内存，并返回指向第一个字节的指针。
void free(void *firstbyte)：如果给定一个由先前的 malloc 返回的指针，那么该函数会将分配的空间归还给进程的“空闲空间”。

malloc_init 将是初始化内存分配程序的函数。它要完成以下三件事：将分配程序标识为已经初始化，找到系统中最后一个有效内存地址，然后建立起指向我们管理的内存的指针。这三个变量都是全局变量：
清单 1. 我们的简单分配程序的全局变量
int has_initialized = 0;
void *managed_memory_start;
void *last_valid_address;
被映射的内存的边界（最后一个有效地址）常被称为系统中断点或者 当前中断点。在很多 UNIX? 系统中，为了指出当前系统中断点，必须使用 sbrk(0) 函数。 sbrk 根据参数中给出的字节数移动当前系统中断点，然后返回新的系统中断点。使用参数 0 只是返回当前中断点。

malloc和free大量使用后回造成内存碎片，那么这种碎片形成的原理是什么？   
  如果机理是申请的内存空间大小（太小）所形成的，那么，申请多大的区域能够最大限度的避免内存碎片呢？（这里的避免不是绝对的避免，只是一种概率）

 

内存碎片一般是由于空闲的连续空间比要申请的空间小，导致这些小内存块不能被利用。   
  产生内存碎片的方法很简单，举个例：   
  假设有一块一共有100个单位的连续空闲内存空间，范围是0~99。如果你从中申请一块内存，如10个单位，那么申请出来的内存块就为0~9区间。这时候你继续申请一块内存，比如说5个单位大，第二块得到的内存块就应该为10~14区间。   
    
  如果你把第一块内存块释放，然后再申请一块大于10个单位的内存块，比如说20个单位。因为刚被释放的内存块不能满足新的请求，所以只能从15开始分配出20个单位的内存块。   

  现在整个内存空间的状态是0~9空闲，10~14被占用，15~24被占用，25~99空闲。其中0~9就是一个内存碎片了。如果10~14一直被占用，而以后申请的空间都大于10个单位，那么0~9就永远用不上了，造成内存浪费。   
  
  如果你每次申请内存的大小，都比前一次释放的内村大小要小，那么就申请就总能成功。   

  有的人喜欢自己编写内存管理模块，程序一开始就申请一大块内存，然后以后申请内存都在这个大内存中取，配合一定的技巧来减少内存碎片问题。

一般按页为单位，4k   
  不过说起来,malloc   ,operator   new   这些都有自己的分配策略，只要不是使用系统API,而是用库,则一般来说不用自己考虑

 

一般来说如果你申请的内存都是比较大，而且比较有规律的话（比如你只申请16k和4k两种大小的内存）就没问题。不过这样的话就要你自己加一个层次来处理这些大内存了。

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