在 1G 内存的计算机中能否 malloc(1.2G)

作者：牛客192239号
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来源：牛客网

问题：在 1G 内存的计算机中能否 malloc(1.2G) ？为什么？

【解答要点】：malloc能够申请的空间大小与物理内存的大小没有直接关系，仅与程序的虚拟地址空间相关。程序运行时，堆空间只是程序向操作系统申请划出来的一大块虚拟地址空间。应用程序通过malloc申请空间，得到的是在虚拟地址空间中的地址，之后程序运行所提供的物理内存是由操作系统完成的。

本题要申请空间的大小为 1.2G=2 30 × 1.2 Byte ，转换为十六进制约为 4CCC CCCC ，这个数值已经超过了 int 类型的表示范围，但还在 unsigned 的表示范围。幸运的是 malloc 函数要求的参数为 unsigned 。见下面的示例代码。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()

{
	char*p;
	const unsigned k = 1024 * 1024 * 1024 * 1.2;
	printf("%x\n", k);

	p = (char *)malloc(k);

	if (p != NULL)
		printf("OK");
	else
		printf("error");

	return 0;

}

调试结果：

4ccccccc
OK 

【知识拓展】malloc能够申请的空间到底能达到多大，还真是一个比较复杂的问题。想知道在一台机器上malloc能够申请的最大空间到底是多少，可以使用下面的程序进行测试。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
unsigned maximum = 1024 * 1024 * 1024;
int main(int argc, char *argv[])
{
	unsigned blocksize[] = { 1024 * 1024, 1024, 1 };
	int i, count;
	void* block;
	for (i = 0; i < sizeof(blocksize) / sizeof(unsigned); i++){
		for (count = 1; ; count++){
			block = malloc(maximum + blocksize[i] * count);
			if (block != NULL) {
				maximum = maximum + blocksize[i] * count;
				free(block);
			}else {
				break;
			}
		}
	}
	printf("maximum malloc size = %u bytes\n", maximum);
	return 0;
}

注：本机环境为VS2017+Win10，运行内存8G。运行时间超过五分钟，仍未得出结果：

原文中提到：在当前正在使用的Windows环境中，可申请的最大空间超过1.9G。

实际上，具体的数值会受到操作系统版本、程序本身的大小、用到的动态/共享库数量、大小、程序栈数量、大小等的影响，甚至每次运行的结果都可能存在差异，因为有些操作系统使用了一种叫做随机地址分布的技术，使得进程的堆空间变小。感兴趣的读者可以去研究操作系统中的相关内容。

有了以上与malloc相关的知识后，对于下面问题的答案自然就容易理解了。

以下关于malloc及相关概念的说法中，错误的是（    ）。

A．内存泄露一般是指程序申请了一块内存，使用完后没有技术将这块内存释放，从而导致程序占用大量内存

B．无法通过malloc( size_t ) 函数调用申请超过该机器物理内存大小的内存块

C．无法通过内存释放函数 free( void * ) 直接将某块已经用完的物理内存直接还给操作系统

D．可以通过内存分配函数 malloc( size_t ) 直接申请物理内存

选项A和C的结论是正确的，选项B和D的概念是错误的。应用程序不能直接申请物理内存，malloc申请的是虚拟空间。