操作系统：malloc与堆区内存管理

本文主要是介绍操作系统：malloc与堆区内存管理，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

malloc是函数而不是系统调用，他的底层是同调调用brk和mmap这两个系统调用实现功能的，具体选择brk还是mmap要看申请的空间大小以及malloc中的阈值（一般是128kb）

注意申请的空间只有使用才会触发缺页中断映射到物理内存
不理解的话先去学习一下分页和分段这些概念

brk

特点

进行堆指针的偏移
申请的空间会比申请的大
容易产生内存碎片
空间释放后不会返回给操作系统而是给内存池
维持了内存池从而减少了系统调用

mmap

特点

申请的空间大
申请的空间释放后回归操作系统而非内存池
从文件映射区挖一块内存

brk相较于mmap适合用作小空间处理的原因可以从两方面理解

brk的原理是移动堆指针，地址连续用着用着会产生大量的内存碎片，性能提升不会太高
减少对操作系统并发性的影响，大空间被挖走当内存池会影响操作系统的整体性能

free释放时是如何知道释放多大空间的

在malloc的前边几个字段会存储申请的空间大小，释放的时候会偏移回去，可以借助指针看看，空间大小一般会比申请的大

#include<iostream>
#include<stdlib.h>
using namespace std;
int main(){int *cur=(int*)malloc(32);for(int i=0;i<8;i++) cur[i]=i;for(int i=-5;i<15;i++){cout<<*(cur+i)<<endl;}
}

在这里插入图片描述
可以看到这里的实际大小是奇数，计算一下，堆的对齐方式是16字节，头部8字节，多申请一位应该是为了避免你申请8字节时出现堆指针和内存重叠的情况，你细品

内存不够用时申请物理内存会发生什么

如果没有空闲的物理内存，那么内核就会开始进行回收内存的工作，回收的方式主要是两种：直接内存回收和后台内存回收。

后台内存回收：在物理内存紧张的时候，会唤醒 kswapd 内核线程来回收内存，这个回收内存的过程异步的，不会阻塞进程的执行。
直接内存回收：如果后台异步回收跟不上进程内存申请的速度，就会开始直接回收，这个回收内存的过程是同步的，会阻塞进程的执行。
如果直接内存回收后，空闲的物理内存仍然无法满足此次物理内存的申请，那么内核就会触发 OOM机制，OOM机制会根据页面置换算法选择一个占用物理内存较高的进程，然后将其杀死，以便释放内存资源，如果物理内存依然不足，OOM会继续杀死占用物理内存较高的进程，直到释放足够的内存位置。

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