李二狗 — @Meniny
内存空间地址
基本概念
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程序员直接接触的内存地址为 虚拟内存地址，而非物理内存地址
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以32位系统为例，每个进程都对应4GB虚拟内存地址空间，其中0-3GB为 用户层 ，3-4GB为 内核层
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程序员可以直接操用户层，用户层无法直接操作内核层
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虚拟内存地址本身不对应任何物理内存或硬盘文件，因此不能存储数据，必须映射到物理内存或硬盘文件，也即分配内存
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内存管理的单位是字节，内存映射的基本单位是内存页，一次映射必须是内存页的整数倍
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getpagesize()可以获取当前系统内存页一页的大小，通常为4096字节 -
如果不映射而直接使用虚拟内存地址，会引发段错误
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对内存进行没有权限的操作也会引发段错误
内存空间区域划分
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堆区
new、delete、malloc()、free()等都在堆区分配和回收内存，堆区内存由程序员手动管理
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栈区
- 存放局部变量、函数形参，由系统自动管理
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BSS段
- 存放未初始化的全局变量，在
main()之前会自动清零
- 存放未初始化的全局变量，在
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全局区(静态区)
- 存放已初始化的全局变量、静态变量
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只读常量区
- 存放常量值、
const修饰的全局变量，只读，例如C语言字符串的字面值"abc"
- 存放常量值、
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代码区
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存放代码，只读
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函数指针的值就是函数在代码区的地址
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申请内存后系统的响应
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栈
- 只要栈的剩余空间⼤大于所申请空间,系统将为程序提供内存,否则将报异常提⽰栈溢出
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堆
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操作系统有⼀一个记录空闲内存地址的链表
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当系统收到程序的申请时,会遍历该链表，寻找第⼀一个空间⼤大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序
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由于找到的堆结点的⼤大⼩小不⼀定正好等于申请的⼤大⼩小 系统会⾃自动的将多余的那部分重新放⼊入空闲链表中
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申请大小的限制
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栈
- 栈是向低地址扩展的数据结构是⼀一块连续的内存的区域，栈顶的地址和栈的最⼤大容量是系统预先规定好的
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堆
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堆是向⾼高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域，这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的，⾃自然是不连续的，⽽链表的遍历⽅向是由低地址向⾼地址
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堆的⼤大⼩小受限于计算机系统中有效的虚拟内存
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由此可见，堆获得的空间⽐比较灵活，也⽐比较⼤大
申请效率
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栈
- 由系统自动分配，速度较快
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堆
- 速度较慢，容易产生内存碎片，但是使用方便
malloc()/free()
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malloc()一次会映射33个内存页，如果一次申请超过33个内存页，则会映射比33个多一点的内存页(系统不同，值不同) -
malloc()分配内存时，会额外存储一些附加"信息，如分配内存的大小值等，因此其分配的内存地址是不连续的 -
free()只释放虚拟内存地址，将已使用的内存地址标记为未使用，未必会解除映射(最后33个内存页不能接触映射) -
使用
malloc()分配内存时不要越界使用，否则会损毁附加数据，影响free()
sbrk()/brk()
sbrk.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(){
void *p0 = sbkr(1);//分配1字节内存
void *p1 = sbrk(4);//再分配4字节内存
sbkr(0);//取当前位置
sbrk(-1)://释放1字节
sbrk(4);//全部释放
return 0;
}
brk.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(){
void *p0 = sbrk(0);
brk(p0 + 1);//分配1字节内存
brk(p0 + 4);//再分配3字节内存，共4字节
void *p1 = sbrk(0);
brk(4);//分配4字节
void *p2 = sbrk(0);
brk(8);//分配8字节
void *p3 = sbrk(0);
brk(p3);//释放p3
brk(p0);//全部释放
return 0;
}
