C语言内存管理

不同层次下的内存开辟与释放

  STL  ==> 内存都是自动分配和释放的

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   C++ ==> new/delete 会调用malloc/free，并调用构造/析构函数

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   C      ==> malloc/free

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  UNIX规范(POSIX)  ==> sbrk/brk

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  Linux系统  ==>mmap

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  系统调用(内核) ==>  kmalloc/vmalloc

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  get_free_page() 获取空闲的内存页面

内存管理

首先简单介绍一下概念：

   程序：在磁盘保存的可以运行的文件

   进程：正在运行的程序，存在于内存中

一个进程空间被划分为以下部分：

操作系统给每个进程拥有独立的4G空间，操作系统会把进程使用到的逻辑地址，映射到物理地址。

0~3G属于用户空间

3~4G属于内核空间

1）代码区：要执行的程序被放入此区，只读区域（08048000开始的一定是代码区，代码区4K）

2）全局区：保存全局变量，mian函数执行前分配

3）BSS段：保存未初始化的全局变量，BSS段在mian函数执行前会被清0（这就是为什么static变量未初始化默认为0）

4）堆区：也叫自由区，保存new，malloc...出来的变量（堆区可能没有，可能有多个，如果没有malloc，就可能没有堆区）

5）栈区：保存局部变量（包括函数参数），内存分配释放都是自动进行的

栈底的地址是用户可访问的最高地址区域，每次在栈内开辟空间，栈顶指针会变小（即地址变小）

堆开始分配的地址比较低，与全局区相邻，每次在堆内开辟空间，开辟的地址比上一次开辟的地址大。

1.段错误

  1.1 对内在空间的操作超出权限的限制，会导致段错误，比如写只读空间

  1.2 访问没有对应物理空间的虚拟地址，会导致段错误

2.对空间的分配

  malloc会在后台维护一个双向链表的数据结构，并且每次malloc会在结束位置有标记(12字节，存有链表信息)

越界访问修改会破坏标记，从而导致内存释放出现问题，总而言之，使用malloc时不要越界访问。

3.内存页面管理（详细查看内存的段页式管理方式）

  操作系统分配物理内存空间时，会按页为单位进行分配。一般系统一页为4096Bytes.操作系统分配好物理空间之后，会给进程

分配虚拟内存与物理空间一一对应起来，进行内存映射。

  对于malloc来说，操作系统第一次会直接分配33个页面的物理空间，并做内存映射，在以后的malloc操作，如果需要的内存没有

超过之前分配的33个页面，操作系统不会再次分配新的空间给进程，只有下次malloc时，上次的页面都用完了，系统会一个一个的

分配页面。

测试代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int i1 = 10;	//全局
int i2 = 20;	//全局
int i3;			//BSS段
static int i4 = 40;	//全局
const int i5 = 50;	//代码区
void fa(int i6)		//栈区
{
	int i7 = 70;			//栈区
	static int i8 = 80;		//全局区
	const int i9 = 90;		//栈区
	int *pi = malloc(sizeof(int));	//堆区
	char *str = "abcde";		//代码区
	char str2[] = "abcde";		//栈区
	printf("&i6=%p\n", &i6);
	printf("&i7=%p\n", &i7);
	printf("&i8=%p\n", &i8);
	printf("&i9=%p\n", &i9);
	printf("pi=%p\n", pi);
	printf("str=%p\n", str);
	printf("str2=%p\n", str2);
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
	printf("&i1=%p\n", &i1);
	printf("&i2=%p\n", &i2);
	printf("&i3=%p\n", &i3);
	printf("&i4=%p\n", &i4);
	printf("&i5=%p\n", &i5);
	fa(6);
	while(1);
	return 0;
}