内存分配函数 _alloc/malloc/calloc

本文深入探讨了C++中内存管理的核心概念,包括栈内存、堆内存、malloc、calloc、realloc等关键函数的使用场景与注意事项。通过实例解析,帮助读者掌握C++内存管理的精髓。

_alloc
原型:void *_alloc(size_t size);
本函数与上述的两个函数不同,因为它是在栈上分配了size大小的内存,因此使用此函数分配的内存不用再担心内存释放的情况了。但是使用此函数需要注意的是:在函数内部使用此函数分配的内存随着函数的终结不复存在,因此不能将此函数分配的内存供函数外部使用。

malloc
原型:void * malloc(size_t size);
该函数将在堆上分配一个size byte大小的内存。它分配的单原完全按字节大小计算,因此如此分配N个单原的student_t,那么要这样实现:(stdent_t *)malloc(N * sizeof (student_t));

calloc
原型:void* calloc(size_t size, int count);
该函数解决了上面的函数的不足,它将分配count个size大小的单原,因此在便用此函数的时候就会很方便,比如对上面的例子就可以:(student_t *)calloc(sizeof(t_student), N)就可以了。这样使用就会很清晰的知道分配的内存是一种什么样的逻辑方式。

malloc与calloc没有本质区别,malloc之后的未初始化内存可以使用memset进行初始化。

realloc是在malloc的基础上增加内存分配,free函数用来对分配在堆的内存进行释放以防内存泄漏的产生。

sbrk函数用来向os申请数据段,供malloc,calloc及realloc申请使用。

New和delete是c++中的运算符,调用malloc申请内存后初始化为对象,用delete释放。

在C语言的内存管理中,`pal_calloc`和`pal_alloc`通常是某些特定库或框架提供的自定义内存分配函数(前缀`pal_`可能表示"Platform Abstraction Layer")。它们的核心区别类似于标准C库中的`calloc`与`malloc`的区别,但增加了平台抽象层的特性: --- ### **主要区别** | 特性 | pal_alloc | pal_calloc | |---------------------|-----------------------------------|-----------------------------------| | **内存初始化** | 不初始化内存内容(内容随机) | 自动初始化为全零 | | **参数个数** | 1个参数(分配大小) | 2个参数(元素数量 × 每个元素大小) | | **线程安全** | 取决于具体实现 | 取决于具体实现 | | **碎片化控制** | 可能更高(频繁分配时) | 略低(因清零操作可能合并内存块) | | **性能** | 更快(无初始化开销) | 稍慢(需要写零操作) | --- ### **典型实现差异** ```c // 模拟实现示例 void* pal_alloc(size_t size) { return platform_specific_malloc(size); // 直接分配 } void* pal_calloc(size_t num, size_t size) { size_t total = num * size; void* ptr = pal_alloc(total); if (ptr) memset(ptr, 0, total); // 显式清零 return ptr; } ``` --- ### **使用场景建议** 1. **`pal_alloc`适用场景**: - 需要高性能分配内存时 - 后续会立即覆盖全部内存内容时 - 分配结构体/缓冲区但不需要默认清零时 2. **`pal_calloc`适用场景**: - 需要确保内存初始状态为0时(如分配数组) - 安全敏感场景(避免未初始化数据泄露) - 分配可能包含敏感信息的数据结构(如加密密钥缓冲区) --- ### **多线程注意事项** 如果`pal_`函数是线程安全的,通常会通过以下方式实现: ```c void* pal_alloc_threadsafe(size_t size) { pthread_mutex_lock(&mem_mutex); void* ptr = platform_malloc(size); pthread_mutex_unlock(&mem_mutex); return ptr; } ``` --- ### **内存管理最佳实践** 1. 总是检查返回值是否为`NULL` 2. 对于`pal_calloc`,注意乘法溢出风险: ```c if (num && size > SIZE_MAX / num) { return NULL; // 防御性编程 } ``` 3. 配套使用对应的释放函数(如`pal_free`)
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