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C語言中分配內(nèi)存的函數(shù)是怎么寫的？
Windows下的 malloc 原理就是調(diào)用 windows API 的各種內(nèi)存管理函數(shù)申請內(nèi)存并記錄內(nèi)存狀態(tài)以便將來釋放。
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DOS下的 malloc 原理就是調(diào)用申請內(nèi)存的中斷申請內(nèi)存并記錄內(nèi)存狀態(tài)以便將來釋放。
UNIX 和 Linux 都有內(nèi)存管理的系統(tǒng)調(diào)用，malloc 相當(dāng)于給這些系統(tǒng)調(diào)用穿了一件
malloc（）工作機制
malloc函數(shù)的實質(zhì)體現(xiàn)在，它有一個將可用的內(nèi)存塊連接為一個長長的列表的所謂空閑鏈表。調(diào)用malloc函數(shù)時，它沿連接表尋找一個大到足以滿足用戶請求所需要的內(nèi)存塊。然后，將該內(nèi)存塊一分為二（一塊的大小與用戶請求的大小相等，另一塊的大小就是剩下的字節(jié)）。接下來，將分配給用戶的那塊內(nèi)存?zhèn)鹘o用戶，并將剩下的那塊（如果有的話）返回到連接表上。調(diào)用free函數(shù)時，它將用戶釋放的內(nèi)存塊連接到空閑鏈上。到最后，空閑鏈會被切成很多的小內(nèi)存片段，如果這時用戶申請一個大的內(nèi)存片段，那么空閑鏈上可能沒有可以滿足用戶要求的片段了。于是，malloc函數(shù)請求延時，并開始在空閑鏈上翻箱倒柜地檢查各內(nèi)存片段，對它們進(jìn)行整理，將相鄰的小空閑塊合并成較大的內(nèi)存塊。
malloc（）在操作系統(tǒng)中的實現(xiàn)
在 C 程序中，多次使用malloc () 和 free()。不過，您可能沒有用一些時間去思考它們在您的操作系統(tǒng)中是如何實現(xiàn)的。本節(jié)將向您展示 malloc 和 free 的一個最簡化實現(xiàn)的代碼，來幫助說明管理內(nèi)存時都涉及到了哪些事情。
在大部分操作系統(tǒng)中，內(nèi)存分配由以下兩個簡單的函數(shù)來處理：
void *malloc (long numbytes)：該函數(shù)負(fù)責(zé)分配 numbytes 大小的內(nèi)存，并返回指向第一個字節(jié)的指針。
void free(void *firstbyte)：如果給定一個由先前的 malloc 返回的指針，那么該函數(shù)會將分配的空間歸還給進(jìn)程的“空閑空間”。
malloc_init 將是初始化內(nèi)存分配程序的函數(shù)。它要完成以下三件事：將分配程序標(biāo)識為已經(jīng)初始化，找到系統(tǒng)中最后一個有效內(nèi)存地址，然后建立起指向我們管理的內(nèi)存的指針。這三個變量都是全局變量：
//清單 1. 我們的簡單分配程序的全局變量
int has_initialized = 0;
void *managed_memory_start;
void *last_valid_address;
如前所述，被映射的內(nèi)存的邊界（最后一個有效地址）常被稱為系統(tǒng)中斷點或者 當(dāng)前中斷點。在很多 UNIX? 系統(tǒng)中，為了指出當(dāng)前系統(tǒng)中斷點，必須使用 sbrk(0) 函數(shù)。 sbrk 根據(jù)參數(shù)中給出的字節(jié)數(shù)移動當(dāng)前系統(tǒng)中斷點，然后返回新的系統(tǒng)中斷點。使用參數(shù) 0 只是返回當(dāng)前中斷點。這里是我們的 malloc 初始化代碼，它將找到當(dāng)前中斷點并初始化我們的變量：
清單 2. 分配程序初始化函數(shù)
#include
void malloc_init()
{
last_valid_address = sbrk(0);
managed_memory_start = last_valid_address;
has_initialized = 1;
}
現(xiàn)在，為了完全地管理內(nèi)存，我們需要能夠追蹤要分配和回收哪些內(nèi)存。在對內(nèi)存塊進(jìn)行了 free 調(diào)用之后，我們需要做的是諸如將它們標(biāo)記為未被使用的等事情，并且，在調(diào)用 malloc 時，我們要能夠定位未被使用的內(nèi)存塊。因此， malloc 返回的每塊內(nèi)存的起始處首先要有這個結(jié)構(gòu)：
//清單 3. 內(nèi)存控制塊結(jié)構(gòu)定義
struct mem_control_block {
int is_available;
int size;
};
現(xiàn)在，您可能會認(rèn)為當(dāng)程序調(diào)用 malloc 時這會引發(fā)問題 —— 它們?nèi)绾沃肋@個結(jié)構(gòu)？答案是它們不必知道；在返回指針之前，我們會將其移動到這個結(jié)構(gòu)之后，把它隱藏起來。這使得返回的指針指向沒有用于任何其他用途的內(nèi)存。那樣，從調(diào)用程序的角度來看，它們所得到的全部是空閑的、開放的內(nèi)存。然后，當(dāng)通過 free() 將該指針傳遞回來時，我們只需要倒退幾個內(nèi)存字節(jié)就可以再次找到這個結(jié)構(gòu)。
在討論分配內(nèi)存之前，我們將先討論釋放，因為它更簡單。為了釋放內(nèi)存，我們必須要做的惟一一件事情就是，獲得我們給出的指針，回退 sizeof(struct mem_control_block) 個字節(jié)，并將其標(biāo)記為可用的。這里是對應(yīng)的代碼：
清單 4. 解除分配函數(shù)
void free(void *firstbyte) {
struct mem_control_block *mcb;
mcb = firstbyte - sizeof(struct mem_control_block);
mcb-is_available = 1;
return;
}
如您所見，在這個分配程序中，內(nèi)存的釋放使用了一個非常簡單的機制，在固定時間內(nèi)完成內(nèi)存釋放。分配內(nèi)存稍微困難一些。我們主要使用連接的指針遍歷內(nèi)存來尋找開放的內(nèi)存塊。這里是代碼：
//清單 6. 主分配程序
void *malloc(long numbytes) {
void *current_location;
struct mem_control_block *current_location_mcb;
void *memory_location;
if(! has_initialized) {
malloc_init();
}
numbytes = numbytes + sizeof(struct mem_control_block);
memory_location = 0;
current_location = managed_memory_start;
while(current_location != last_valid_address)
{
current_location_mcb =
(struct mem_control_block *)current_location;
if(current_location_mcb-is_available)
{
if(current_location_mcb-size = numbytes)
{
current_location_mcb-is_available = 0;
memory_location = current_location;
break;
}
}
current_location = current_location +
current_location_mcb-size;
}
if(! memory_location)
{
sbrk(numbytes);
memory_location = last_valid_address;
last_valid_address = last_valid_address + numbytes;
current_location_mcb = memory_location;
current_location_mcb-is_available = 0;
current_location_mcb-size = numbytes;
}
memory_location = memory_location + sizeof(struct mem_control_block);
return memory_location;
}
這就是我們的內(nèi)存管理器。現(xiàn)在，我們只需要構(gòu)建它，并在程序中使用它即可.多次調(diào)用malloc（）后空閑內(nèi)存被切成很多的小內(nèi)存片段，這就使得用戶在申請內(nèi)存使用時，由于找不到足夠大的內(nèi)存空間，malloc（）需要進(jìn)行內(nèi)存整理，使得函數(shù)的性能越來越低。聰明的程序員通過總是分配大小為2的冪的內(nèi)存塊，而最大限度地降低潛在的malloc性能喪失。也就是說，所分配的內(nèi)存塊大小為4字節(jié)、8字節(jié)、16字節(jié)、 18446744073709551616字節(jié)，等等。這樣做最大限度地減少了進(jìn)入空閑鏈的怪異片段（各種尺寸的小片段都有）的數(shù)量。盡管看起來這好像浪費了空間，但也容易看出浪費的空間永遠(yuǎn)不會超過50%。
C 語言編寫的程序如何知道運行時占了多少內(nèi)存空間呢 ？
這與C語言自身無關(guān)，屬于運行時操作系統(tǒng)的問題，應(yīng)該借助于操作系統(tǒng)的進(jìn)程內(nèi)存分配去向操作系統(tǒng)查詢。如果用C語言的內(nèi)存管理函數(shù)去計算，會相當(dāng)麻煩，而且計算方法隨著操作系統(tǒng)平臺的不同而變化。
如果是在Windows環(huán)境運行，可以使用Windows的API函數(shù)GlobalMemoryStatusEx，返回的結(jié)構(gòu)中dwTotalVirtual的值與最大值之間的差，就是當(dāng)前進(jìn)程所占用的內(nèi)存空間大小。
Linux中C語言處理動態(tài)內(nèi)存分配的函數(shù)有那些？
動態(tài)內(nèi)存分配即分配內(nèi)存大小在運行時才確定，一般在堆中分配。C語言動態(tài)內(nèi)存分配相關(guān)的函數(shù)。
malloc
#include stdlib.h
void * malloc (size_t size);
malloc的使用比較直接，一個成功的malloc調(diào)用返回分配的size大小的內(nèi)存的指針。失敗時返回NULL并將錯誤代碼置為ENOMEM。
教材中經(jīng)常出現(xiàn)的用法是將malloc返回的void指針進(jìn)行強制內(nèi)存轉(zhuǎn)換然后賦給內(nèi)存指針，其實是不必要的，在賦值時C語言是可以將void類型指針自動轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的指針的。
calloc
#include stdlib.h
void * calloc (size_t nr, size_t size);
calloc可以分配nr個size大小的內(nèi)存空間，一般用于一組struct結(jié)構(gòu)體的分配。
那么calloc和malloc有什么區(qū)別呢？拋開nr參數(shù)不談（malloc也可以將參數(shù)設(shè)置為nr*size達(dá)到一樣的效果），最關(guān)鍵的區(qū)別是malloc分配的內(nèi)存是不保證初始化的，而calloc會將分配的內(nèi)存都初始化為0.
realloc
#include stdlib.h
void * realloc (void *ptr, size_t size);
realloc函數(shù)將ptr指向的內(nèi)存空間重新分配大小為size并返回新的內(nèi)存首地址。具體的實現(xiàn)，函數(shù)首先會嘗試直接在已經(jīng)分配的內(nèi)存后進(jìn)行padding，如果空間足夠那么還是返回原來的地址，如果不夠，則會尋找新的空間并malloc size個字節(jié)，之后再將原先的內(nèi)容“搬家”到新的內(nèi)存地址，所以函數(shù)的返回值可能和原指針相同，也可能不同。
另外，size參數(shù)如果是0，則該函數(shù)和free效果相同。如果ptr是NULL，函數(shù)的效果和malloc相同~
free
#include stdlib.h
void free (void *ptr);
釋放前三個函數(shù)申請的內(nèi)存空間。關(guān)于free最經(jīng)典的問題就是內(nèi)存泄露（memory leak）。所以，使用前三個分配函數(shù)分配的內(nèi)存一定要記得free掉。
用c語言如何獲取內(nèi)存地址？
1、獲得函數(shù)的地址
函數(shù)名實際上就是指針，所以可以通過強制類型轉(zhuǎn)換來獲取函數(shù)的地址。
int i = 0；
i = （int）main；
printf（“%d\n”，i);
這樣我們就獲取了main函數(shù)的地址了，其他的自定義的函數(shù)也是同樣的道理啊。
2、獲取變量地址
int variab = 0;
int addrvar = 0;
addrvar = (int)variab;
在變量addrvar中保存了變量variab的地址。
3、獲得數(shù)組的地址
數(shù)組本身就是指針，它本身就是內(nèi)存地址，和獲得函數(shù)地址的方法一樣啊。比如
int array[10];
int addrarr;
addrarr = (int)array;
當(dāng)前題目：關(guān)于c語言查系統(tǒng)內(nèi)存使用函數(shù)的信息
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