Linux 内存分配函数

Linux 操作系统采用虚拟内存管理机制，将进程虚拟地址空间，分为用户空间与内核空间两大区域。这种隔离机制既保障了系统安全性，又提高了内存使用效率。用户空间与内核空间采用不同的内存分配策略，各自拥有独立的函数接口与管理机制。

1. 用户空间内存分配函数

用户空间申请的内存地址都是进程的用户态虚拟地址。所有操作均通过库函数完成，依赖内核提供的系统调用（如brk、mmap）实现底层内存管理。

1.1 malloc() 函数

void* malloc(size_t size);

• 功能：在堆区分配一块大小为size字节的连续虚拟内存，不初始化内存内容。
• 返回值：成功返回指向内存块的虚拟地址指针；失败返回NULL（通常因内存耗尽）。
• 底层实现：小内存（通常 < 128KB）通过brk调整堆顶指针分配；大内存通过mmap映射匿名内存页。

1.2 calloc() 函数

void* calloc(size_t num, size_t size);

• 功能：分配num * size字节的连续内存，并将所有字节初始化为 0。
• 适用