c語言 malloc函式詳解

談到malloc函式相信學過c語言的人都很熟悉，但是malloc底層到底做了什麼又有多少人知道。

1、關於malloc相關的幾個函式

關於malloc我們進入linux man一下就會得到如下結果：

也可以這樣認為（window下）原型：

extern
void *malloc(unsigned
int num_bytes);

標頭檔案：

#include或者#include兩者的內容是完全一樣的

如果分配成功：則返回指向被分配記憶體空間的指標

不然返回指標null

同時，當記憶體不再使用的時候，應使用free()函式將記憶體塊釋放掉。

關於：void*,表示未確定型別的指標，c,c++規定void*可以強轉為任何其他型別的指標，關於void還有一種說法就是其他任何型別都可以直接賦值給它，無需進行強轉，但是反過來不可以

malloc:

malloc分配的記憶體大小至少為引數所指定的位元組數

malloc的返回值是乙個指標，指向一段可用記憶體的起始位置，指向一段可用記憶體的起始位址，多次呼叫malloc所分配的位址不能有重疊部分，除非某次malloc所分配的位址被釋放掉malloc應該盡快完成記憶體分配並返回（不能使用np-hard的記憶體分配演算法）實現malloc時應同時實現記憶體大小調整和記憶體釋放函式（realloc和free）

malloc和free是配對的，如果申請後不釋放就是記憶體洩露，如果無故釋放那就是什麼也沒做，釋放只能釋放一次，如果一塊空間釋放兩次或者兩次以上會出現錯誤（但是釋放空指標例外，釋放空指標也等於什麼也沒做，所以釋放多少次都是可以的。）

2、malloc和new

new返回指定型別的指標，並且可以自動計算所需要的大小。

int
*p;p = new int;//返回型別為int* ，分配的大小是sizeof(int)
p = new int[100];//返回型別是int
*型別，分配的大小為sizeof(int)*100

而malloc需要我們自己計算位元組數，並且返回的時候要強轉成指定型別的指標。

int *p;
p = (int *)malloc(sizeof(int));

int brk(void *addr);
void *sbrk(inptr_t increment);

brk將break指標直接設定為某個位址，而sbrk將break從當前位置移動increment所指定的增量。brk在執行成功時返回0，否則返回-1並設定為errno為enomem,sbrk成功時返回break移動之前所指向的位址，否則返回（void*）-1;

資源限制和rlimirt

系統為每乙個程序所分配的資源不是無限的，包括可對映的空間，因此每個程序有乙個rlimit表示當前程序可用的資源上限，這個限制可以通過getrlimit系統呼叫得到，下面**獲取當前程序虛擬記憶體空間的rlimit

其中rlimt是乙個結構體

struct rlimit
;

每種資源有硬限制和軟限制，並且可以通過setrlimit對rlimit進行有條件限制作為軟限制的上限，非特權程序只能設定軟限制，且不能超過硬限制

實現malloc

(1)資料結構

首先我們要確定所採用的資料結構。乙個簡單可行方案是將堆記憶體空間以塊的形式組織起來，每個塊由meta區和資料區組成，meta區記錄資料塊的元資訊（資料區大小、空閒標誌位、指標等等），資料區是真實分配的記憶體區域，並且資料區的第乙個位元組位址即為malloc返回的位址

可以使用如下結構體定義乙個block

typedef
struct s_block *t_block;
struck s_block;

（2）尋找合適的block

現在考慮如何在block鏈中查詢合適的block。一般來說有兩種查詢演算法：

first fit:從頭開始，使用第乙個資料區大小大於要求size的塊所謂此次分配的塊

best fit:從頭開始，遍歷所有塊，使用資料區大小大於size且差值最小的塊作為此次分配的塊

兩種方式各有千秋，best fit有較高的記憶體使用率（payload較高），而first fit具有較高的執行效率。這裡我們採用first fit演算法

t_block find_block(t_block *last,size_t size)
return b;
}

find_block從first_block開始，查詢第乙個符合要求的block並返回block起始位址，如果找不到這返回null，這裡在遍歷時會更新乙個叫last的指標，這個指標始終指向當前遍歷的block.這是為了如果找不到合適的block而開闢新block使用的。

（3）開闢新的block

如果現有block都不能滿足size的要求，則需要在鍊錶最後開闢乙個新的block。這裡關鍵是如何只使用sbrk建立乙個struct：

#define block_size 24 t_block extend_heap;

（4）**block

first fit有乙個比較致命的缺點，就是可能會讓更小的size佔據很大的一塊block，此時，為了提高payload,應該在剩餘資料區足夠大的情況下，將其**為乙個新的block

void split_block(t_block b,size_t s)

（5）malloc的實現

有了上面的**，我們就可以實現乙個簡單的malloc.注意首先我們要定義個block鍊錶的頭first_block,初始化為null；另外，我們需要剩餘空間至少有block_size+8才執行**操作

由於我們需要malloc分配的資料區是按8位元組對齊，所以size不為8的倍數時，我們需要將size調整為大於size的最小的8的倍數

size_t align8(size_t s)

#define block_size 24
void
*first_block=
null;
void
*mallloc(size_t size)
else
else
first_block = b;}}
return b->
data;
}

c語言 malloc函式詳解

C語言malloc函式

C語言之malloc函式

C語言之malloc（）函式

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C語言malloc函式

C語言之malloc函式

C語言之malloc（）函式

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