malloc如何从堆中获取内存？

Posted 2023-02-21

【中文标题】malloc如何从堆中获取内存？

【英文标题】：How does malloc obtain memory from the heap?

【发布时间】：2021-01-10 05:28:24

【问题描述】：

我们知道malloc 在内部调用mmap。但是mmap不一定会映射到堆上，因为mmap可以将对象映射到虚拟内存中的任意区域，那么malloc在内部如何确保请求的内存大小来自堆呢？

【问题讨论】：

你有一个错误的前提。堆是malloc() 使用的任何内存，它不是特定的内存区域。

另外，mmap() 只是实现malloc() 的一种可能方式。传统方式使用sbrk()，它只是扩展了数据段，所以它是连续的。

另外说：“堆”被定义为malloc交给你的任何内存。它从哪里获得它是一个内部细节，该细节因平台而异（例如，在嵌入式上，如果你有malloc，你通常会硬编码编译时可用的物理内存的一部分）。

对。堆不是虚拟内存的单个区域。它是malloc() 管理的所有内存区域的集合。

@Barmar Linux 进程确实有一个“特殊”的虚拟机区域，它称为“堆”。只需grep heap /proc/self/maps。这仅适用于brk 获得的内存。第一个参数为 NULL 的常规 mmap（无论是由 malloc 调用还是其他）不会在该区域创建映射。因此，并非所有 malloc 的内存都是“堆”；-) 请不要没有真正的苏格兰人。

【参考方案1】：

当malloc 使用mmap 分配内存时，它并不关心内存来自哪里——它将分配委托给mmap，并依靠它来提供可用的内存块。

在 GNU C 库中（也可能在其他实现中），此类分配与使用 sbrk 管理的分配分开跟踪。所有涉及mmaped 分配的操作也被委托（重新分配和释放）。

从内核的角度来看，这种分配是堆外的，即在程序中断之后。从程序员的角度来看，它们都是一样的；与sbrk-only 分配相比，主要的实际后果是你不能假设分配的块在程序中断内，或者两个分配的块之间的地址空间是可访问的，但无论如何你都不应该这样做。

另请参阅 the POSIX specification for malloc — 它没有说明堆的任何内容。