[OS]Three Easy Pieces Chapter 14

Interlude: Memory API

本章介绍UNIX系统中内存相关的API。

1 Types of Memory

在c程序中，有两种类型的内存

• 栈内存

  栈内存，也被称为自动存储内存，由编译器隐式的申请和释放。

• 堆内存

  由程序员手动的通过malloc和free申请和释放。

2 The malloc() Call

void *malloc(size_t size);

该函数比较简单，在堆上申请指定大小字节的内存，并返回该内存的地址。失败的话，返回 NULL.

通常情况下会搭配 sizeof() 运算符一起使用。之所以是运算符而不是函数调用是因为 sizeof() 求值通常发生在编译期，而不是运行期。

3 The free() Call

void free(void *ptr);

4 Underlying OS Support

有一个系统调用叫做 brk，用于改变程序break的位置，即堆（heap）结束的位置。brk 接受一个参数（新的break地址），可以根据新地址与当前break的位置关系来增大或缩小堆的大小：如果新的break位置比当前的位置大，堆会扩展；如果小，堆会缩小。

另一个相关的系统调用是 sbrk，它接受一个增量值作为参数，用于在现有堆的基础上增加或减少一定的内存大小，功能与 brk 类似。

此外，还可以通过 mmap() 系统调用从操作系统获取内存。通过传入合适的参数，mmap() 可以在程序中创建一个匿名内存区域——这个区域不与任何特定文件关联，而是与交换空间相关。这种内存区域也可以像堆一样进行管理和使用。更多细节可以查阅 mmap() 的手册页。

5 Other Calls

calloc()

申请内存并初始化为0.

realloc()

修改某片申请的内存的大小，可能涉及到内存的拷贝。