linux-04-内存管理函数

今天：-malloc() free() sbrk() brk() mmap() munmap()

文件读写函数（UC版）

malloc() 和 free()

malloc()分配的是堆区的内存 一次申请小块内存时，系统会映射33个内存页，如果申请大块内存（31个内存页以上），系统会映射比申请稍多一点的内存页数。

malloc申请内存时，除了数据占用的空间外，还需要额外占用一些空间，用于存储附加数据。malloc申请内存时，会包括三部分：数据本身的空间，附加数据的空间，空的空间(预留空间)。附加数据存于 底层维护的双向链表中。预留空间的大小不确定，可大可小。

int* pi = malloc(4);

free(pi);//free()释放到哪里结束呢？ 附加数据中有。

理论上因为malloc()会映射多个内存页，导致未分配的内存只要在33页之内都能使用；但是为了便于内存的管理(反复使用和控制)，内存还是要 先分配再使用。

free()一定会释放被占用的虚拟内存地址，但是不一定会解除内存映射，对于malloc()来说，free()不会释放最后的33个内存页映射。最后33个内存页的映射在进程结束时才会释放。free()在大多数情况下会清空内存，但是不保证清()

free对于申请大块内存时会 全部解除映射。

经验：malloc()虽然地址不连续，但是不影响内存的使用；malloc()申请的内存在使用时不要过界，否则会影响下一次的内存分配和回收。

sbrk()和brk（）

sbrk()和brk()是Unix的系统函数，机制和malloc是完全不同的。借助系统维护的一个位置进行内存的分配和回收。

void* sbrk(int increment) 功能就是分配//回收内存，大多数情况下用于分配内存。

参数increment是分配/回收的增量，为正数分配，为负数时，回收，为0时候取当前值。

返回值返回移动之前的位置，如果出错返回（void*） -1.

sbrk()在分配内存时非常方便，但回收内存时需要计算字节数，因此比较麻烦，不便于管理。brk()则相反。

一般情况下都是使用sbrk()分配内存，使用brk()释放内存（虽然这两个函数都可以分配和回收)。

sbrk()和brk()都是以一个内存页作为映射的基本单位的，一旦释放就会同时解除内存映射。

int brk(void* position) 功能就是分配/回收内存，一般用于回收内存

参数position就是新位置，无论原来的位置在哪里。返回：成功返回0，失败返回 -1。

brk() 和sbrk() 不会清除回收内存的数据，数据会在下次使用时被覆盖。

memset()可以设置内存的内容，一般用于清内存；

memcpy()可以复制内存的内容，一般用内存复制。

mmap() 和munmap()

用户层能使用的功能最强大的函数，可以设置一些内存相关的数据。mmap()实现内存映射，包括：映射物理内存和硬盘文件

各种权限和多个选项用位或 | 连接。

RWX

R-- 100

-W- 010

--X 001

读+写

100 | 010

void* mmap(void* addr,size_t length, int prot, int flats, int fd, off_t offset)

功能是内存映射，比sbrk()功能强大的多，失败返回-1

参数：addr指定映射的首地址，为0就是交给内核选择。

size 就是映射内存的大小

prot 就是内存的权限 一般是PROT——READ|PROT——WRITE

flats 就是映射的标识 主要包括：

MAP_SHARD MAP_PRIVATE 2选1，

MAP_SHARED 代表这块内存其他进程可以共享，但只对映射文件有效

MAP_PRIVATE就是其他进程不能共享，只能本进程使用。

MAP——ANONYMOUS代表映射 物理内存，不写就映射硬盘文件（默认映射）。

fd 是文件描述符，映射文件时有效，映射物理内存为0.

offset 是文件偏移量，选择映射文件的位置，映射物理内存 为0；

返回：成功返回映射的首地址，失败返回MAP——FAILED

用户空间的程序不能进入内核空间，但很多功能需要内核实现，因此内核空间 提供了一系列的函数， 允许用户空间调用，从而进入内核空间。这一系列的函数通称为 系统调用（system call）。比如：标C的malloc() 不能进入Unix内核，但内存分配必须依赖内核，内核提供了系统调用sbrk（）和mmap（）,帮助malloc（）进入内核完成内存的分配。

系统调用的使用方式和标C函数没有任何区别，因此无需过多关注。

eg：

int* pi =mmap(NULL,//首地址内核选择

6              4,//分配4字节，映射还是按一页算

7              PROT_READ | PROT_WRITE,//权限

8              MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS,//映射物理内存用    PRIVATE，ANNONYMOU    S代表映射物理内存

9              0,0);//文件描述符映射物理内存给()

10  if(pi == MAP_FAILED)

11  {

12    perror("MMAP");

13    return -1;

14  }

15  *pi = 100;

16 printf("%d\n",*pi);

17 munmap(pi,4);