malloc分配内存

一.malloc()申请内存的时候，会有两种方式向操作系统申请堆内存（分配的是虚拟内存）

• 方式一：brk()系统调用
• 方式二：mmap()系统调用在文件映射区域分配内存

malloc源码定义了一个阙值：

• 用户分配的内存小于128KB，使用brk()
• 用户分配的内存大于128KB，使用mmap()

二、malloc(1)会分配多大的虚拟内存，free释放内存，回归还给操作系统吗？

malloc()在分配内存的时候，并不是按照预期的大小分配内存空间的，而是会预分配更大的空间作为内存池

malloc通过brk()方式申请的内存，free释放内存的时候，并不会把内存归还给操作系统，而是缓存在malloc的内存池中，待下次使用；

malloc通过mmap()方式申请的内存，free释放内存的时候，会把内存归还给操作系统，内存得到真正的释放。

三、为什么不全部使用mmap来分配内存

        因为向操作系统申请内存，是要通过系统调用的，执行系统调用是要进入内核态的，然后在回到用户态，运行态的切换会耗费不少时间。 所以，申请内存的操作应该避免频繁的系统调用，如果都用 mmap 来分配内存，等于每次都要执行系统调用。

        另外，因为 mmap 分配的内存每次释放的时候，都会归还给操作系统，于是每次 mmap 分配的虚拟地址都是缺页状态的，然后在第一次访问该虚拟地址的时候，就会触发缺页中断。 也就是说，频繁通过 mmap 分配的内存话，不仅每次都会发生运行态的切换，还会发生缺页中断（在第一次访问虚拟地址后），这样会导致 CPU 消耗较大。

        为了改进这两个问题，malloc 通过 brk() 系统调用在堆空间申请内存的时候，由于堆空间是连续的，所以直接预分配更大的内存来作为内存池，当内存释放的时候，就缓存在内存池中。 等下次在申请内存的时候，就直接从内存池取出对应的内存块就行了，而且可能这个内存块的虚拟地址与物理地址的映射关系还存在，这样不仅减少了系统调用的次数，也减少了缺页中断的次数，这将大大降低 CPU 的消耗。

四、既然如此为什么不全部使用brk来分配？

由此图可以看出，频繁使用可能导致内存不足

五、free()函数只传入一个内存地址，为什么能知道要释放多大的内存？

当执行free()函数时，free会对传入进来的内存地址向左偏移16字节，然后从这个16字节的分析出当前的内存块的大小