Study from open source code -- brk() & sbrk() (2)

本文作者初步理解了内存分配函数malloc的工作原理,并计划进一步深入研究其具体实现细节。
### brksbrk 系统调用的比较与关系 在 Linux 内存管理中,`brk` 和 `sbrk` 是两个重要的系统调用,用于动态调整数据段的大小。以下是它们的区别和关系: #### 1. 功能定义 - **brk** 系统调用直接设置程序的数据段边界(也称为程序断裂点)。它接受一个指针作为参数,该指针指向新的程序断裂点位置[^1]。 - **sbrk** 系统调用则基于当前的程序断裂点进行增量调整。它接受一个整数参数,表示相对于当前断裂点的偏移量(可以是正数或负数)[^3]。 #### 2. 参数与返回值 - **brk** 的参数是一个具体的地址值,如果设置成功,则返回值为 0;如果失败,则返回 -1 并设置错误码[^1]。 - **sbrk** 的参数是一个偏移量,返回值是指向新程序断裂点的指针。如果操作失败,则返回 `(void *) -1`[^3]。 #### 3. 使用场景 - **brk** 更适合需要精确控制程序断裂点的情况,例如直接指定内存区域的结束地址。 - **sbrk** 更加灵活,因为它允许通过简单的偏移量来调整内存大小,而无需计算具体的地址。 #### 4. 实现细节 - **brk** 直接修改进程的内存映射表中的数据段结束地址。 - **sbrk** 内部实际上是调用了 `brk` 系统调用来实现其功能。它首先获取当前的程序断裂点,然后根据提供的偏移量计算新的断裂点地址,并调用 `brk` 来设置新的地址[^2]。 #### 示例代码 以下是一个使用 `brk` 和 `sbrk` 的简单示例,展示它们如何调整内存: ```c #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> int main() { // 获取当前的程序断裂点 void *current_brk = sbrk(0); printf("Current program break: %p\n", current_brk); // 使用 sbrk 增加 4KB 的内存 void *new_brk = sbrk(4096); if (new_brk == (void *) -1) { perror("sbrk failed"); return 1; } printf("New program break after sbrk: %p\n", new_brk); // 使用 brk 设置新的断裂点 void *desired_brk = (void *)((char *)current_brk + 8192); if (brk(desired_brk) != 0) { perror("brk failed"); return 1; } printf("New program break after brk: %p\n", desired_brk); return 0; } ``` #### 5. 注意事项 - 调用 `brk` 或 `sbrk` 后,新增加的内存区域并未初始化,可能包含垃圾数据。 - 如果多次调用 `sbrk`,可能会导致内存碎片化问题[^2]。 - 在现代编程中,通常推荐使用更高层的内存管理函数如 `malloc` 和 `free`,而不是直接使用 `brk` 或 `sbrk`。
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