c语⾔头⽂件malloc,头⽂件malloc.h:函数mallopt()的选项下⾯以⼀个例⼦来说明内存分配的原理:
情况⼀、malloc⼩于128k的内存,使⽤brk分配内存,将_edata往⾼地址推(只分配虚拟空间,不对应物理内存(因此没有初始化),第⼀次读/写数据时,引起内核缺页中断,内核才分配对应的物理内存,然后虚拟地址空间建⽴映射关系),如下图:
1、进程启动的时候,其(虚拟)内存空间的初始布局如图1所⽰。
其中,mmap内存映射⽂件是在堆和栈的中间(例如libc-2.2.93.so,其它数据⽂件等),为了简单起见,省略了内存映射⽂件。
_edata指针(glibc⾥⾯定义)指向数据段的最⾼地址。
2、进程调⽤A=malloc(30K)以后,内存空间如图2:
malloc函数会调⽤brk系统调⽤,将_edata指针往⾼地址推30K,就完成虚拟内存分配。
你可能会问:只要把_edata+30K就完成内存分配了?
事实是这样的,_edata+30K只是完成虚拟地址的分配,A这块内存现在还是没有物理页与之对应的,等
到进程第⼀次读写A这块内存的时候,发⽣缺页中断,这个时候,内核才分配A这块内存对应的物理页。也就是说,如果⽤malloc分配了A这块内容,然后从来不访问它,那么,A对应的物理页是不会被分配的。
3、进程调⽤B=malloc(40K)以后,内存空间如图3。
情况⼆、malloc⼤于128k的内存,使⽤mmap分配内存,在堆和栈之间⼀块空闲内存分配(对应独⽴内存,⽽且初始化为0),如下图:
4、进程调⽤C=malloc(200K)以后,内存空间如图4:
默认情况下,malloc函数分配内存,如果请求内存⼤于128K(可由M_MMAP_THRESHOLD选项调节),那就不是去推_edata指针了,⽽是利⽤mmap系统调⽤,从堆和栈的中间分配⼀块虚拟内存。
这样⼦做主要是因为:
brk分配的内存需要等到⾼地址内存释放以后才能释放(例如,在B释放之前,A是不可能释放的,这就是内存碎⽚产⽣的原因,什么时候紧缩看下⾯),⽽mmap分配的内存可以单独释放。
当然,还有其它的好处,也有坏处,再具体下去,有兴趣的同学可以去看glibc⾥⾯malloc的代码了。
5 、进程调⽤D=malloc(100K)以后,内存空间如图5;
6 、进程调⽤free(C)以后,C对应的虚拟内存和物理内存⼀起释放。
7、进程调⽤free(B)以后,如图7所⽰:
取消值机B对应的虚拟内存和物理内存都没有释放,因为只有⼀个_edata指针,如果往回推,那么D这块内存怎么办呢?
当然,B这块内存,是可以重⽤的,如果这个时候再来⼀个40K的请求,那么malloc很可能就把B这块内存返回回去了。
8、进程调⽤free(D)以后,如图8所⽰:
B和D连接起来,变成⼀块140K的空闲内存。
9、默认情况下:
当最⾼地址空间的空闲内存超过128K(可由M_TRIM_THRESHOLD选项调节)时,执⾏内存紧缩操作(trim)。在上⼀个步骤free的时候,发现最⾼地址空闲内存超过128K,于是内存紧缩,变成图9所⽰。
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头⽂件
/usr/include/malloc.h
19号台风最新消息int mallopt (int __param, int __val);
参数 __param的取值范围:-8<=param<=-1 || 1<=param<=4 如下:
#define M_TRIM_THRESHOLD -1
#define M_TOP_PAD -2
#define M_MMAP_THRESHOLD -3
#define M_MMAP_MAX -4意大利品牌
#define M_CHECK_ACTION -5
#define M_PERTURB -6
#define M_ARENA_TEST -7
#define M_ARENA_MAX -8
#ifndef M_MXFAST
# define M_MXFAST 1 /* maximum request size for "fastbins" */ #endif
#ifndef M_NLBLKS
# define M_NLBLKS 2 /* UNUSED in this malloc */
#endif
#ifndef M_GRAIN
# define M_GRAIN 3 /* UNUSED in this malloc */
#endif
#ifndef M_KEEP
# define M_KEEP 4 /* UNUSED in this malloc */
#endif
Table 1. mallopt() Parameters Mapped to Environment Variables mallopt() param选择
bash环境变量
value默认推荐值
备注
M_TRIM_THRESHOLD
MALLOC_TRIM_THRESHOLD_
128KB
-1U disables
M_TOP_PAD
MALLOC_TOP_PAD_
M_MMAP_THRESHOLD
MALLOC_MMAP_THRESHOLD_
128KB
0 disables
M_MMAP_MAX
MALLOC_MMAP_MAX_
64
0 disables
刘秀薇函数返回值1表⽰成功,0表⽰失败并修改全局变量errno;
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