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不知lz有没听说过虚存一说，当源码被编译成二进制文件后，其中的变量，函数的虚拟地址，也就是内存空间中的地址就已确定，在运行时，操作系统为其分配物理内存并添加虚拟地址到物理地址的映射。
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再说的多一点，一个进程（运行的程序）可分为若干段：代码段、数据段、堆栈段等，其中函数所操作的空间（也就是局部变量的空间）就位于堆栈段，所谓函数分配内存大小，实际就是堆栈段指针的变化而已。
内存分配方式有三种：
1、从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量，static变量。
2、在栈上创建。在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。
3、从堆上分配，亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。动态内存的生存期由程序员决定，使用非常灵活，但如果在堆上分配了空间，就有责任回收它，否则运行的程序会出现内存泄漏，频繁地分配和释放不同大小的堆空间将会产生堆内碎块。
要实现根据程序的需要动态分配存储空间，就必须用到以下几个函数
1、malloc函数
malloc函数的原型为：
void
*malloc
(u
igned
int
size)
其作用是在内存的动态存储区中分配一个长度为size的连续空间。其参数是一个无符号整形数，返回值是一个指向所分配的连续存储域的起始地址的指针。还有一点必须注意的是，当函数未能成功分配存储空间（如内存不足）就会返回一个NULL指针。所以在调用该函数时应该检测返回值是否为NULL并执行相应的操作。
下例是一个动态分配的程序：
#include
#include
main()
{
int
count,*array;
/*count是一个计数器，array是一个整型指针，也可以理解为指向一个整型数组的首地址*/
if((array(int
*)
malloc(10*sizeof(int)))==NULL)
{
printf("不能成功分配存储空间。");
exit(1);
}
for
(count=0;count〈10;count++)
/*给数组赋值*/
array[count]=count;
for(count=0;count〈10;count++)
/*打印数组元素*/
printf("%2d",array[count]);
}
上例中动态分配了10个整型存储区域，然后进行赋值并打印。例中if((array(int
*)
malloc(10*sizeof(int)))==NULL)语句可以分为以下几步：
1）分配10个整型的连续存储空间，并返回一个指向其起始地址的整型指针
2）把此整型指针地址赋给array
3）检测返回值是否为NULL
2、free函数
由于内存区域总是有限的，不能不限制地分配下去，而且一个程序要尽量节省资源，所以当所分配的内存区域不用时，就要释放它，以便其它的变量或者程序使用。这时我们就要用到free函数。
其函数原型是：
void
free(void
*p)
作用是释放指针p所指向的内存区。
其参数p必须是先前调用malloc函数或calloc函数（另一个动态分配存储区域的函数）时返回的指针。给free函数传递其它的值很可能造成死机或其它灾难性的后果。
注意：这里重要的是指针的值，而不是用来申请动态内存的指针本身。例：
int
*p1,*p2;
p1=malloc(10*sizeof(int));
p2=p1;
……
free(p2)
/*或者free(p2)*/
malloc返回值赋给p1，又把p1的值赋给p2，所以此时p1，p2都可作为free函数的参数。
malloc函数是对存储区域进行分配的。
free函数是释放已经不用的内存区域的。
所以由这两个函数就可以实现对内存区域进行动态分配并进行简单的管理了。
void called(int v){ v=2; }
void caller(){ int v=1; called(v); }
这种方式，called并不能改变caller里的v的值，因为called和caller的v分别是两个内存单元，因此只能单向的从caller到called传值，而不能从called到caller返回值。
void called(int *pv) { *pv=2; }
void caller(){ int v=1; called(v); }
这种方式，called能改变caller的值，因为值的内存由caller分配（int v=1;），而called能通过其指针改变这个内存的内容。
void called(int **ppv){ *ppv=malloc(sizeof(int)); }
void caller(){ int *pv=NULL; called(pv); }
这种方式，内存单元是由called分配在heap上的，想返回其地址给caller，因此caller需要提供一个地址的内存（int *pv=NULL;）, 然后交由called去改变这个单元的值（called(pv)）。需要注意的是，这个内存不能是在called的stack中，因为一旦called结束，栈中内存都会被销毁，其值和地址都将无效，因而只能返回在heap中的值和地址。
总之就是记住一个宗旨，如果想通过参数来获得返回值，需要在caller中为该返回值分配内存单元，然后将这个内存单元的地址传递给called函数，called函数通过改变这个地址所指向的内存值来返回所需。
Windows下的 malloc 原理就是调用 windows API 的各种内存管理函数申请内存并记录内存状态以便将来释放。
DOS下的 malloc 原理就是调用申请内存的中断申请内存并记录内存状态以便将来释放。
UNIX 和 Linux 都有内存管理的系统调用，malloc 相当于给这些系统调用穿了一件
malloc（）工作机制
malloc函数的实质体现在，它有一个将可用的内存块连接为一个长长的列表的所谓空闲链表。调用malloc函数时，它沿连接表寻找一个大到足以满足用户请求所需要的内存块。然后，将该内存块一分为二（一块的大小与用户请求的大小相等，另一块的大小就是剩下的字节）。接下来，将分配给用户的那块内存传给用户，并将剩下的那块（如果有的话）返回到连接表上。调用free函数时，它将用户释放的内存块连接到空闲链上。到最后，空闲链会被切成很多的小内存片段，如果这时用户申请一个大的内存片段，那么空闲链上可能没有可以满足用户要求的片段了。于是，malloc函数请求延时，并开始在空闲链上翻箱倒柜地检查各内存片段，对它们进行整理，将相邻的小空闲块合并成较大的内存块。
malloc（）在操作系统中的实现
在 C 程序中，多次使用malloc () 和 free()。不过，您可能没有用一些时间去思考它们在您的操作系统中是如何实现的。本节将向您展示 malloc 和 free 的一个最简化实现的代码，来帮助说明管理内存时都涉及到了哪些事情。
在大部分操作系统中，内存分配由以下两个简单的函数来处理：
void *malloc (long numbytes)：该函数负责分配 numbytes 大小的内存，并返回指向第一个字节的指针。
void free(void *firstbyte)：如果给定一个由先前的 malloc 返回的指针，那么该函数会将分配的空间归还给进程的“空闲空间”。
malloc_init 将是初始化内存分配程序的函数。它要完成以下三件事：将分配程序标识为已经初始化，找到系统中最后一个有效内存地址，然后建立起指向我们管理的内存的指针。这三个变量都是全局变量：
//清单 1. 我们的简单分配程序的全局变量
int has_initialized = 0;
void *managed_memory_start;
void *last_valid_address;
如前所述，被映射的内存的边界（最后一个有效地址）常被称为系统中断点或者 当前中断点。在很多 UNIX? 系统中，为了指出当前系统中断点，必须使用 sbrk(0) 函数。 sbrk 根据参数中给出的字节数移动当前系统中断点，然后返回新的系统中断点。使用参数 0 只是返回当前中断点。这里是我们的 malloc 初始化代码，它将找到当前中断点并初始化我们的变量：
清单 2. 分配程序初始化函数
#include
void malloc_init()
{
last_valid_address = sbrk(0);
managed_memory_start = last_valid_address;
has_initialized = 1;
}
现在，为了完全地管理内存，我们需要能够追踪要分配和回收哪些内存。在对内存块进行了 free 调用之后，我们需要做的是诸如将它们标记为未被使用的等事情，并且，在调用 malloc 时，我们要能够定位未被使用的内存块。因此， malloc 返回的每块内存的起始处首先要有这个结构：
//清单 3. 内存控制块结构定义
struct mem_control_block {
int is_available;
int size;
};
现在，您可能会认为当程序调用 malloc 时这会引发问题 —— 它们如何知道这个结构？答案是它们不必知道；在返回指针之前，我们会将其移动到这个结构之后，把它隐藏起来。这使得返回的指针指向没有用于任何其他用途的内存。那样，从调用程序的角度来看，它们所得到的全部是空闲的、开放的内存。然后，当通过 free() 将该指针传递回来时，我们只需要倒退几个内存字节就可以再次找到这个结构。
在讨论分配内存之前，我们将先讨论释放，因为它更简单。为了释放内存，我们必须要做的惟一一件事情就是，获得我们给出的指针，回退 sizeof(struct mem_control_block) 个字节，并将其标记为可用的。这里是对应的代码：
清单 4. 解除分配函数
void free(void *firstbyte) {
struct mem_control_block *mcb;
mcb = firstbyte - sizeof(struct mem_control_block);
mcb-is_available = 1;
return;
}
如您所见，在这个分配程序中，内存的释放使用了一个非常简单的机制，在固定时间内完成内存释放。分配内存稍微困难一些。我们主要使用连接的指针遍历内存来寻找开放的内存块。这里是代码：
//清单 6. 主分配程序
void *malloc(long numbytes) {
void *current_location;
struct mem_control_block *current_location_mcb;
void *memory_location;
if(! has_initialized) {
malloc_init();
}
numbytes = numbytes + sizeof(struct mem_control_block);
memory_location = 0;
current_location = managed_memory_start;
while(current_location != last_valid_address)
{
current_location_mcb =
(struct mem_control_block *)current_location;
if(current_location_mcb-is_available)
{
if(current_location_mcb-size = numbytes)
{
current_location_mcb-is_available = 0;
memory_location = current_location;
break;
}
}
current_location = current_location +
current_location_mcb-size;
}
if(! memory_location)
{
sbrk(numbytes);
memory_location = last_valid_address;
last_valid_address = last_valid_address + numbytes;
current_location_mcb = memory_location;
current_location_mcb-is_available = 0;
current_location_mcb-size = numbytes;
}
memory_location = memory_location + sizeof(struct mem_control_block);
return memory_location;
}
这就是我们的内存管理器。现在，我们只需要构建它，并在程序中使用它即可.多次调用malloc（）后空闲内存被切成很多的小内存片段，这就使得用户在申请内存使用时，由于找不到足够大的内存空间，malloc（）需要进行内存整理，使得函数的性能越来越低。聪明的程序员通过总是分配大小为2的幂的内存块，而最大限度地降低潜在的malloc性能丧失。也就是说，所分配的内存块大小为4字节、8字节、16字节、 18446744073709551616字节，等等。这样做最大限度地减少了进入空闲链的怪异片段（各种尺寸的小片段都有）的数量。尽管看起来这好像浪费了空间，但也容易看出浪费的空间永远不会超过50%。
1、可以用if代替assert断言。
2、如果空间够，分配就会失败，malloc()会返回一个NULL指针。而free()函数对空指针没有作用（相当于不调用free()函数)
3、如果分配失败，就不用作清理工作（比如调用free()函数）。
