一, 内存结构描述

1. 查看进程

• getpid() 这个函数是Linux系统库函数, 在使用时需要导入头文件 #include <unistd.h> , 这个函数用来获取当前进程的进程id号, 或者通过 ps aue 也可以查看当前系统下运行的所有进程, 然后找到当前程序的进程号.
• /proc/${pid}/ 这个文件夹的生命周期是程序运行过程中, 程序结束时文件夹销毁. 该文件夹下存放对当前程序运行过程中内存分配的描述文件.

内存分配结构

2. 内存分配

• 所有程序的起始地址都是0x08048000, 内存分配依次是 代码区, 全局区, 堆区, 栈区
• 关于堆区内存分配方式: malloc, new, sbrk, brk
• malloc 与 new
  malloc 使用一个链表的数据结构维护和分配空间.对malloc分配的空间不要越界访问.因为容易破坏后台维护结构.导致malloc/free/calloc/realloc不正常工作.
  {
  分配的空间;
  上一个空间的信息;
  下一个空间的信息;
  当前空间大小等信息;
  }

3.new 与 malloc

• new 是通过malloc 实现的. new在申请到空间后, 还会执行空间的初始化. 对于基本类型数据, 直接初始化为默认值. 对于用户自定义类型, 需要调用指定的构造器. 同样地, 在释放空间时, delete 是通过调用free 实现, delete 是先调用析构器, 再调用free释放空间.
• new 只调用一次构造器. 而 new [ ] 会循环对每个区域调用构造器.
• Stu *p = new Stu[30]; 对于自定义类型 p 的释放. delete 和 delete [ ]; 都能释放掉这块空间. delete 只会调一次析构, 而 delete[ ] 会对p 所指向的30 个对象空间依次调用析构.

4.函数调用栈空间的分配与释放

• 函数执行的时候有自己的临时栈空间, 函数的参数就在临时栈中.

二, 虚拟内存

每个应用程序在启动时, 并没有直接访问内存的物理地址. 而是通过虚拟内存映射的方式向物理内存申请存储空间. 对于Linux 系统而言, 每个程序的起始的虚拟地址都是 0x80084000.

1. 虚拟内存映射

应用程序在运行的过程中所使用的地址并不是物理地址, 而是逻辑地址(虚拟内存). 对于逻辑地址, 不过是一个整形数据而已. 如果对int型分配的是4个字节. 那么32位的寻址方位刚好是4G, 十六进制表示0x1000. 我们将这个数值成为一个页.

2. 虚拟内存分配

虚拟内存映射

从上面的内存分配结构图中, 我们可以看到, 系统分配内存都是 1 个页 或 1个页的整数倍. 每个程序在运行的时候, 都会在物理内存上有自己的映射. 一旦访问没有映射的物理内存区域, 程序就会出现崩溃.

3. brk 和sbrk

void* sbrk(int size)

sbrk 可以用来分配空间, sbrk(0) 第一次运行时, 我们通常用来获取没有映射的空闲空间的首地址. 与malloc 不同, malloc维护的是一个结构体, 而sbrk维护的是一个整形的指针.

int brk(void* end)

brk用来分配空间和释放空间.

sbrk 操作的是绝对位置, brk操作的是相对位置.
sbrk 常用来获取地址, brk常用来分配空间. 两者搭配使用.