new 出来的存储空间（如果不使用delete），系统会自动回收？

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new 出来的存储空间（如果不使用delete），系统会自动回收？！

 (2006-11-12 11:41:12)

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分类： 编程语言C

标  题: Re: new出来的空间系统会不会自动回收？
发信站: BBS 哈工大紫丁香站 (Sat May 15 09:25:05 2004)

   看见N本书这样说过，对于现代操作系统而言,是可以不delete的,其实new操作到最后会被编译器链接到malloc上，是调用的malloc，而malloc是一个系统调用，用来分配内存。因此,内存的分配最终是由操作系统而不是由编译器完成的,编译器只是起个调用系统调用以分配内存的的动作,而真正怎么分配是由操作系统决定的.

一般操作系统都有一块很大的自由内存区，这块自由内存区也称为堆，当你用new分配这块内存的时候，也被称为在堆上分配，当你用new产生一个操作系统调用，要求分配内存的时候，操作系统就检查这块堆,检索出一块大小合适的且被标记为“未分配”的内存，并返回它的指针，然后再把这块内存标记为“可分配”，当你调用delete的时候，操作系统再清除这块内存的”可分配“标记，以便可以再次分配这块内存。这就是一个最最简单的内存分配动作,打个比喻,操作系统就像银行,new就像你向银行借钱打个借条,delete就像你还钱的时候,银行取消掉借条.以前还有问，为什么在delete后，还可以操作这块内存，而不出现段错误？从上面的描述中可以看出，delete后的内存还是在内存空间中，只是重新被操作系统标记为“可分配”了，因此你当然还可以对其进行操作，只不过，你并不知道它在什么时会被分配出去，如果它被分配出去了，你对此块内存的操作就非常危险了。

    当然,一个健壮的操作系统完全可以在你访问不属于你的内存时(或者访问被标记为"可分配"的内存时),产生一个错误中断或错误陷阱,这主要看操作系统的怎么管理的了。一个非常健壮的操作系统也许会检测所有对堆内存的访问，如果发现你访问了一块不是你的内存，就会出错。而这样的检测是比较费时间的，因此，有些操作系统可以选择只对”已分配“的内存进行这样的检测，于是，在此块内存被delete重新标记为”可分配“到被重新分配前，你可以继续对此内存进行操作，而一旦此内存被重新分配出去，内存标记表为“已分配”，这时，你再继续使用这块内存时，操作系统就会报错了。这样,有时后你访问已delete的内存时,不会出错,而有时又会出错,这就是由于在先前这块内存还未被分出,操作系统不检测你对此内存的访部是否合法,因此没出错,但下次你再访问时,这块内存已被分给其它进程使用了,因此,操作系统会对这个内存进行检测,于是就出错了.

 

 

    对于一些采用页式管理的操作系统，最底层的内存分配一次分配一页（4KB)，然后在其上实现一层高级内存管理，以便用你可以分配指定大小的内存而不是一整页了，当一页上的所有空间全部被delete，即全部标记为“可分配”时，操作系统就会将这页的存在标记置为“不存在”，然后将其从内存中去除，并在页表中去除，这样，当重新访问时，CPU会产生缺页中断，操作系统会对这样的中断进行处理，处理或许是会重新载入此页，或许是产出一个错误，因为操作系统发现你已经delete了，无权再访问此页了，要访问，你需要重新new.

 

    因此，这就会出现一个非常有趣的现象：你delete了一块内存，然后不停的访问，前99次都可以，而第100次就不行了，这或许就是因为前99次时，因为此页上还有其它进程没有delete的空间，而第100次时，其它进程洽好全部delete了，于是操作系统把此页作废了，你再访问时，操作系统就会发现你是非法访问，于就就出错了。因此，99次运行正确的程序，不见得第100次运行就会正确！这样做的好处就是，操作系统只在产生缺页中断的时候，才检测内存访问是否合法，由于内存访问是很频烦的操作，降低检测次数，当然就可以系统效率升高。操作系统在分配内存时，会建立一个数据结构，对一块已分配的内存保留它的很多信息，比如这块内存的首地址，大小。因此，才会有这样一种显象，当malloc或new一块内存时，你需要指定要分配的内存大小，而当你free或delete时，却不需要指定大小，而只需给出内存的首地址指针就可以了，这主要是因为，操作系统只需要把这块内存重新标记为”可分配“，而其内存大小，在操作系统分配内存时，操作系统就自动把它记录下来了。

    现代操作系统，在分配内存时，还会记录内存被分配给哪个进程了，这样，当进程在退出的时候，就完全可以强制性回收所有的分配给这个进程的空间。当然，如果一个操作系统在分配内存时，并没有记录这块内存并分配给谁了，那么它就不能强制回收一块内存，这时就需要你必须用delete。这样的情况主要出现在古董级的操作系统上，因为当时的内存非常有限，不允许操作系统如此大方的用它来存储它需要存储的信息，不过，对于现在来说，保存一下内存被分配给那个进程了实在是小case，因此，现在你可以不太注意是否使用了delete了，不过用delete会及时的释放内存空间，但不用delete，却只会在进程完蛋时才释放，这其间的区别，自然就不用多说了。

    不过我想提醒一下，操作系统强制回收不等于我们常常说的“垃圾回收机制！”，看看java，它的垃圾回收机制，它是先不断的分配内存，只要能分配就分配，如果不能分配了，它再查找一下哪些内存已经不被程序使用了，它就回收它，但操作系统强制回收机制却没有这样的能力，它不知道哪些内存已经不被程序使用了，对于它而言，只要是没有delete的内存，它就认为程序还在使用它。说简单一点，对于java或C两个程序，如果都只用new而不用delete，那么java可以在程序运行的过程中就回收内存，而c的程序却不行，只能在程序运行结束后，由操作系统一次性强制回收，java是边用边收，程序可以永远运行，而c是只用不收，当最后没有再能用的时候，程序不得不被杀除，这时操作系统再回收，于是，如果你在java中用for(;;)new...，java程序可以一直运行下去，而c却总用内存用尽的时候。

    那么是否是所有的new，都可以不delete呢？这也不见得，有的操作系统会在内存分配的时候，除了保留内存分配的指针及大小外，还要保留一个类型参数，用来标记这个内存是进程单独使用，还是多进程共用。如果是单独使用，当然可以在进程结束时，由操作系统自动回收；如果是多进程共用，这当然就不行了，因为，此进程虽然结束了，但还有进程在使用，因此不能回收。在多进程共用内存的分配上，这很大可能是由引用计数实现的，每块内存都有一个引用计数值，最初的引用计数值是0，new一次就+1，delete一次就-1，只有当其值为0时，才会被操作系统真正回收，这时，如果你new了，但没有delete，则引用计数就不可能成为0，这块内存就会一直被保留，而无法被操作系统回收，这种情况下，你就必须在new后delete了。

    内存的分配是由操作系统完成的，而不是由编译器完成的，malloc，new等等，只是一个系统调用，它调用操作系统的内存分配函数来完成内存分配的功能，而具体怎么分配是操作系统决定的，编译器无法决定，也无法知道，因此，这是平台相关，而编译器无关的。

    各个操作系统对于内存分配的策略各有不同，反正是CPU就提供了那些功能，在这些功能上，怎么实现以满足需求是八仙过海，各显神通，这没有参考资料，也没有标准答案，linux为了满足它的需求，采用了一种实现方式，而windows为了满足它的需要，采用了另一种实现方式。像pyos，我的想法是提供一个功能更强一点的内存管理，比如，一个进程可以申请分配一个共享内存区，而只有申请分配的内存具有写权限，而其它进程只具有读权限，这又是另外一种内存分配策略。我想我们可以提出一个需求，然后讨论可以用什么方法实现这样的需求，可以讨论linux或windows为什么要这样实现，而不是讨论linux或windows怎样实现，不是讨论应当怎样实现，或者去讨论书上说怎样实现。

原文：http://purec.binghua.com/Article/ShowArticle.asp?ArticleID=130

 

文章引用自：http://blog.youkuaiyun.com/xiaohan13916830/archive/2004/06/30/30102.aspx