C语言malloc和free实现原理

malloc需要分配的内存会比实际的size多36byte。最终分配的内存块如下：



_CrtMemBlockHeader是一个双向链表结构，其定义如下：

[cpp] view plaincopy





<pre name="code" class="cpp">typedef struct _CrtMemBlockHeader

{

struct _CrtMemBlockHeader *pBlockHeaderNext; //下次分配的内存块

struct _CrtMemBlockHeader *pBlockHeaderPrev; //上次分配的内存块

char *szFileName; //分配内存代码的文件名

int nLine; //分配内存代码的行号

size_t nDataSize; //请求的大小，如实例中的32

int nBlockUse; //请求的内存类型，如实例中的user类型

long lRequest; //请求id，每次请求都会被记录

unsigned char gap[nNoMansLandSize]; //4字节校验位

} _CrtMemBlockHeader;

用户请求内存前后分别有4字节的校验位，分配内存后都会被初始化为0xFD。如果这8个字节被改写，free时就会触发断言失败。
而请求的32字节会被初始化为0xCC（和栈的初始化一样）。
系统通过记录这些信息就能显示的给出错误。比如越界访问请求的内存在debug下会断言失败，release下面则不会，从而这会给程序埋下巨大的隐患。很多在release下偶发的错误就是这样产生的。
_CrtMemBlockHeader总共32字节，加上用户请求的32字节及最后4字节校验位是68字节。最终调用系统的API请求内存。比如Windows下面是HeapAlloc。

如果内存分配失败，malloc不像new那样可以调用new_handler来处理，它直接返回NULL。

free则是对_CrtMemBlockHeader的信息做清理操作，检查校验位等等。最终调用系统API释放内存。比如Windows下面是HeapFree。

实际分配的内存等于请求的内存大小。malloc和free只是在系统API之上做了些判断操作。