Linux 系统应用层的内存申请 --memory

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在 linux 系统编程中常见的内存申请方式和其特性，malloc，calloc, realloc

malloc

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extern void *malloc(unsigned int num_bytes);
  • 功能： 分配长度为 num_bytes 字节的内存块
  • 返回值： 如果分配成功则返回指向被分配内存的指针 (此存储区中的初始值不确定)，否则返回空指针 NULL。

函数的工作机制

malloc 函数的实质体现在，它有一个将可用的内存块连接为一个长长的列表的所谓空闲链表。调用 malloc 函数时，它沿连接表寻找一个大到足以满足用户请求所需要的内存块。然后，将该内存块一分为二（一块的大小与用户请求的大小相等，另一块的大小就是剩下的字节）。接下来，将分配给用户的那块内存传给用户，并将剩下的那块（如果有的话）返回到连接表上。

调用 free 函数时，它将用户释放的内存块连接到空闲链上。到最后，空闲链会被切成很多的小内存片段，如果这时用户申请一个大的内存片段，那么空闲链上可能没有可以满足用户要求的片段了。于是，malloc 函数请求延时，并开始在空闲链上翻箱倒柜地检查各内存片段，对它们进行整理，将相邻的小空闲块合并成较大的内存块。如果无法获得符合要求的内存块，malloc 函数会返回 NULL 指针，因此在调用 malloc 动态申请内存块时，一定要进行返回值的判断。

Linux Libc6 采用的机制是在 free 的时候试图整合相邻的碎片，使其合并成为一个较大的 free 空间。

calloc

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void *calloc(unsigned n,unsigned size)；
  • 功能： 在内存的动态存储区中分配 n 个长度为 size 的内存空间，并初始化为 0
  • 返回值： 函数返回一个指向分配起始地址的指针；如果分配不成功，返回 NULL。

malloc 的区别

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#include "ansidecl.h"
#include <stddef.h>
/* For systems with larger pointers than ints, this must be declared.  */
PTR malloc (size_t);
void bzero (PTR, size_t);
PTR
calloc (size_t nelem, size_t elsize)
{
  register PTR ptr;
  if (nelem == 0 || elsize == 0)
    nelem = elsize = 1;

  ptr = malloc (nelem * elsize);
  if (ptr) bzero (ptr, nelem * elsize);

  return ptr;
}

https://code.woboq.org/gcc/libiberty/calloc.c.html

只多做了初始化清零的操作 bzero

realloc

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extern void *realloc(void *mem_address, unsigned int newsize);
  • 功能： 先判断当前的指针是否有足够的连续空间，如果有，扩大 mem_address 指向的地址，并且将 mem_address 返回，如果空间不够，先按照 newsize 指定的大小分配空间，将原有数据从头到尾拷贝到新分配的内存区域，而后释放原来 mem_address 所指内存区域，同时返回新分配的内存区域的首地址。即重新分配存储器块的地址。
  • 返回值： 如果重新分配成功则返回指向被分配内存的指针，否则返回空指针 NULL

注意：这里原始内存中的数据还是保持不变的。当内存不再使用时，应使用 free () 函数将内存块释放。