内存管理的概念和使用

内存管理的概念和使用

      程序和进程的概念:

       程序 --- 硬盘上的一个文件

       进程 --- 在内存中运行的程序

进程中的内存区域的划分

       如:

       intg_i;               ///全局变量默认为0

       intmain()

{

       int i;      //局部变量,是随机数

       return 0;

}

[if !supportLists](1) [endif]代码区– 存放程序代码/函数代码。

[if !supportLists](2) [endif]只读常量区– 主要存放常量字符串和const修饰的全局变量

[if !supportLists](3) [endif]全局区– 保存初始化的全局变量和静态局部变量。

[if !supportLists](4) [endif]BBS段– 主要存放未初始化的全局变量和静态局部变量,此区域在main函数执行之前自动清零。

[if !supportLists](5) [endif]堆区– new/malloc分配的内存,由程序员手动申请和手动释放

[if !supportLists](6) [endif]栈区– 主要存放局部变量(包括函数的参数),const修饰的局部变量,块变量,内存自动管理。

总结:      

       进程中内存地址从小到大依次是:代码区、只读常量区、全局区、BSS段、堆区、栈区;其中堆区的地址是从小到大分配,栈区是从大到小分配。

结论:

     对于指向只读常量区字符串的指针来说,指向可以改变,指针指向的内容不可以改变;而对于使用常量字符串赋值的数组来说,指向不可以改变,但是数组的内容可以改变;

对于指向堆区的指针来说,指向和内容都可以改变。

虚拟内存管理技术

       Unix/Linux系统来说,一般采用虚拟内存技术,对于每一个进程来说都有0—4G的地址空间(虚拟地址),由操作系统负责建立虚拟地址到真实物理地址/文件的映射。

       其中0-3G叫做用户空间,3-4G

段错误的由来

(1)虚拟内存地址没有映射到物理内存就去使用,可能引发段错误

(2)使用到野指针/空指针可能引发段错误   

内存的分配

内存分配须知:

使用malloc函数进行内存的分配,可能额外申请12个自字节用于存放内存管理的相关信息,避免越界访问。

内存分配的大小

       使用malloc申请内存时,如果申请比较小的内存空间,一般会按照33个内存页的大小进行分配,如果申请的空间大于33个内存页,则一般会按照66个内存页进行分配(也就是33的整数倍)

  #include

  getpid() -获取当前进程的进程号

  cat /proc/进程号/maps - 查看进程内存分配情况

内存的释放

       使用malloc申请的内存,就应该使用free函数进行内存的回收

   一般来说,当使用malloc申请比较小的内存空间时,系统默认分配33个内存页,当申请比较大的内存空间时,系统可能分配34个内存,如果申请的内存超过或者等于34个内存页时,系统会再次分配33个内存页;而使用free进行内存释放时,释放多少则减去多少,当所有内存都释放完毕时,可能会保留33个内存页不被释放。

内存的一些相关函数

getpagesize函数

#include

      int getpagesize(void);    

返回值:byte的整数个

功能:获取当前内存页的大小

sbrk函数

#include

 void *sbrk(intptr_t increment);

函数的参数:

    主要用于指定要申请的内存大小,如果参数给0表示获取当前内存位置,如果参数为负数表示释放内存空间;

返回值:

    成功返回增加内存空间之前的内存地址,失败返回(void*)-1;

函数的功能: 

    主要用于申请参数指定大小的内存空间。


brk函数

#include

  int brk(void *addr);

功能:

       表示按照参数指定的位置进行内存区域的分配,也就是参数指到哪里,内存就从当前内存位置分配到哪里。

       成功返回0,失败返回-1


注意:

       sbrk函数申请内存比较方便,brk函数释放内存比较方便,所以一般sbrk函数和brk函数搭配使用。


练习:

       使用sbrk申请内存,使用brk释放内存,首先申请一个int类型大小的内存空间,存放数据66,在申请一个double类型的内存空间,存放数据3.14,最后再申请长度为10的字符串内存空间,存放“hello”,打印所有的数据值,最后释放所有的内存。

mmap函数*

#include

  void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,

                  int fd, off_t offset);

第一个参数(addr):建立映射的起始地址,使用NULL表示由内核指定(最合适的方法);

第二个参数(length):所建立映射的大(字节)。

第三个参数(prot):决定映射的权限

                     PROT_READ–可读

                     PROT_WRITE–可写

第四个参数(flags):标志,决定映射是否可见

              MAP_SHARED–共享映射

MAP_PRIVATE – 私有的

MAP_ANONYMOUS

– 默认映射文件,加上该选项表示映射内存。

第五个参数(fd):文件描述符,给0即可

第六个参数(offset):文件的偏移量,给0即可

函数的功能:

       建立文件/内存到地址空间映射,返回地址。成功返回地址,失败返回(void *)-1  (等于MAP_FAILED);

munmap函数*

#include

int munmap(void*addr, size_t length);

第一个参数(addr):函数mmap()函数返回的值;

第二个参数(length):要取消映射的长度(字节)。

函数功能:

       表示按照参数指定的位置和大小解除映射。

系统调用

       系统调用表示操作系统内核对外的一系列接口函数,当外部函数调用系统调用函数时,会通过软中断的方式把地址空间从用户空间切换到内核空间,执行具体的系统调用函数来操作内核以及驱动硬件等,当系统调用结束时,会由内核空间切换到用户空间。

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