关于 malloc 函数和free 函数

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#struct #null #byte #存储 #buffer #linux

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原文链接：http://blog.youkuaiyun.com/zhangxaochen/article/details/8052128

1. malloc 函数原型

void* malloc(unsigned int num_bytes);

函数接受一个无符号整形参数，表示需要申请的动态内存字节数；返回值为void指针，一般往往需要强制类型转换，比如转为 char*。如果申请失败则返回 NULL。

2. malloc 的参数
大多数情况下，不要手动指定具体数值，比如如果希望申请 128 个int 长度的缓冲区，一般写作：

malloc(128*sizeof(int) );

这么写的好处有两点，一是系统无关，不必考虑在什么样的计算机上，int究竟占用几个字节（比如16、32位的计算机上int分别占2、4byte的区别，32、64位计算机的long分别占4、8 byte的区别）；二是语义明确，如果你写成 malloc(512)，后面维护的时候，往往忘记这个究竟用来存储128个int呢，还是512个char。

3. malloc vs. new operator
c++ 的 new 至少与 malloc 有三点不同：
一是返回类型确定。二是自动计算实际内存空间的大小。三是内存自动初始化

举例说，比如申请 10 个 int 的 buffer，可以写成：

int* buf=new int[10];

也可以写成：

int* buf=(int*)malloc(10*sizeof(int) );

如前所述，new 不需要 (int*) 类型转换，也不需要手动 sizeof(int) 计算。同时， buf 指向的内存运行时会自动初始化为默认值，注意，malloc 得到的内存，其数据是任意的，没有初始化。

这么一说， malloc 可以等价于 operator new（不是 new operator)。可以参考：

http://blog.youkuaiyun.com/zhangxaochen/article/details/8033503

4. malloc 用法规范

type* ptr;
if(NULL==(ptr=(type*)malloc(sizeof(type))) ){
 err("error happened");
 exit(1);
}
//do something....
free(ptr);
ptr=NULL;

5. 关于 malloc(0)
linux 下允许 malloc(0) 这样的写法，因为它默认限定了 malloc的下限为 16byte。而像是 malloc(-1) 这样的写法是错误的

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再谈 free：
1. free 原型：

void free(void* p);

2. free 释放内存，但不修改指针的值
上面也提到过这样的代码：

free(ptr);
ptr=NULL;

free 释放了 ptr 指向的内存，但是ptr指向的地址并没有改变，所以使用 “ptr=NULL;” 来清空ptr，以免在之后误用 ptr而产生难以察觉的bug

3. free 如何释放内存？怎么知道要释放的内存的长度？
存在即合理，malloc 肯定多做了什么。。。
传说 malloc 实际申请的内存，比传参时指定的内存要大一点。多了的内存存储了这样一个结构体：

struct mem_control_block {
    int is_available;    //这是一个标记？
    int size;            //这是实际空间的大小
};

is_available 解释下，它告诉系统此内存是否可重新使用，比如 is_available=1; 就是把内存标记为系统可用的。看下面代码，据说是free 的函数实现：

void free(void *ptr){
        struct mem_control_block *free;
        free = ptr - sizeof(struct mem_control_block);
        free->is_available = 1;
        return;
}

free 函数做了什么？它并没有直接做“抹掉堆内存数据”之类的事情，仅仅是找到 mem_control_block 的位置，标记 is_available=1，就是申明“这块内存我不用了，系统可以收回去给别人用”这样简单的事情。而系统可以根据 mem_control_block 里的 size 记号判定收回多少字节的内存。

原文链接：http://blog.youkuaiyun.com/zhangxaochen/article/details/8052128