malloc和free的一些理解

1.虚拟内存，在32位平台下，一个进程一般拥有3g的虚拟内存地址，这些虚拟内存地址将包含，代码区，数据区，堆区，栈区等，事实上一个进程在初始化的时候，虚拟内存地址需要通过一个地址映射表才能转换为实际的物理地址，一个进程在初始化的时候操作系统不会为其分配很多的物理地址，当程序中有动态分配内存的请求时，操作系统会调整分配给进程的物理地址。

2.malloc的原理：malloc是c的一个库函数，不同平台下有不同的实现，基本思想是，先看看当前进程的堆空间有没有够用的内存，有的话就返回，否则向操作系统要新的内存，此时会调用sbrk,brk,mmap等函数来实现，其中sbrk是对brk的封装也是属于c的库函数，而在linux下brk和mmap都有对应的内核方法，由于linux下内存是按页分配的，（一般是4k一页），那么申请到的内存也是页面大小的整数倍，此时进程的虚拟内存地址会发生变化，通常是堆空间的上限提升，（堆是从低到高增长），但在访问新的内存地址之前，进程的占用的内存不会增大。

1 int main() {
2     int *p = malloc(sizeof(int)  * 8);
3     //memset(p,0,sizeof(int)*8);      
4     return 0;
5 }

如果memset被注释掉，对于进程来说改变的就只有虚拟内存的大小（建立虚拟内存和物理内存的映射关系），若是取消掉注释，由于此时新申请的内存并不在进程内存空间中，memset访问到该内存的时候会出现缺页中断，os会将新的内存以换页的方式调度进进程的内存空间。

3.free的原理，对于用户的内存分配请求，实际上分配的内存会大于用户的申请内存，这是因为返回给用户的内存地址的前面有一个头结构，对于free只需要让指针回退，然后设置一些标记位即可。

4.内存管理实际上就是实现自己的malloc和free，因为brk,mmap是系统调用，会有较大的性能消耗（内核态用户态的转换），那么对于已经分配到的进程内存，就需要一个较好的策略来管理，比如free的时候将前后的空闲块合并成一个大的空闲块来减小碎片化问题，还有考虑并发的问题。

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