《Operatring System：Three Easy Pieces》第十四章插叙：内存操作API

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内存类型

栈内存

它的申请和释放操作是编译器来隐式管理的，所以有时也称为自动（automatic）内存。比如，一个函数的局部变量，在进入函数时分配，退出时释放。

堆内存

申请和释放都是显式的，比如 C 语言的malloc。

库调用

malloc()调用

malloc 的用法，应该都会，不介绍了

free()调用

释放 malloc 分配的空间

calloc()调用

类似 malloc()，返回前会将区域全置 0。

realloc()调用

创建一个更大的内存区域，并将旧区域拷贝到新区域

常见错误

忘记分配内存

没有分配足够的内存

忘记初始化分配的内存

在用完之前释放内存

反复释放内存

错误地调用 free()

系统中的两级内存管理

当你编写一个短时间运行的程序时，可能会使用 malloc()分配一些空间。程序运行并即将完成：是否需要在退出前调用几次 free()？虽然不释放似乎不对，但在真正的意义上，没有任何内存会“丢失”。原因很简单：系统中实际存在两级内存管理。

第一级是由操作系统执行的内存管理，操作系统在进程运行时将内存交给进程，并在进程退出（或以其他方式结束）时将其回收。

第二级管理在每个进程中，例如在调用 malloc()和 free()时，在堆内管理。即使你没有调用 free()（并因此泄露了堆中的内存），操作系统也会在程序结束运行时，收回进程的所有内存（包括用于代码、栈，以及相关堆的内存页）。无论地址空间中堆的状态如何，操作系统都会在进程终止时收回所有这些页面，从而确保即使没有释放内存，也不会丢失内存。

底层操作系统支持

malloc()和 free()不是系统调用，而是库调用。

malloc 和 free 依赖于 brk 系统调用，用于改变程序分断(break)位置：堆结束位置。不应该直接调用 brk 或 sbrk。它们被内存分配库使用。如果你尝试使用它们，很可能会犯一些错。

可以通过 mmap()调用从操作系统获取内存。通过传入正确的参数，mmap()可以在程序中创建一个匿名（anonymous）内存区域——这个区域不与任何特定文件相关联，而是与交换空间（swap space）相关联，这种内存也可以像堆一样对待并管理。

参考

Operating Systems: Three Easy Pieces 中文版