linux高级编程 - 前言&内存管理

杨强 linux高级编程 day01 am

程序员的基本素养：进程管理、内存管理、文件系统管理、IO、（设备驱动）

应用：数据库、网络、UI、openGL、shell等等

内存管理

层次：

1. 硬件层次：内存结构管理（段页管理）

2. 内核层次：内存映射、堆扩展

3. 语言层次：c语言 malloc c++：new

4. 数据结构层次：STL、智能指针

STL内存托管存在的问题：

对多线程的支持存在问题

对共享内存存在问题

格式控制符“%p”中的p是pointer（指针）的缩写。

指针的值是语言实现（编译程序）相关的，但几乎所有实现中，指针的值都是一个表示地址空间中某个存储器单元的整数。printf函数族中对于%p一般以十六进制整数方式输出指针的值，附加前缀0x。

程序示例1

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
main()
{
int *p1 = malloc(4);
int *p2 = malloc(4);
int *p3 = malloc(4);
int *p4 = malloc(4);
int *p5 = malloc(4);
int *p6 = malloc(4);
printf("%p\n", p1);
printf("%p\n", p2);
printf("%p\n", p3);
printf("%p\n", p4);
printf("%p\n", p5);
printf("%p\n", p6);
}

输出：

0x234e010

0x234e030

0x234e050

0x234e070

0x234e090

0x234e0b0

问题：我们malloc分配的是4个字节，为什么结果是16个字节？

参考

关于C语言的malloc函数以及内存泄漏的问题

malloc 函数详解

malloc的原型：（void *）malloc（int size）
malloc函数的返回值是一个void类型的指针，参数为int类型的数据，即申请分配的内存大小，单位是字节。内存分配成功之后，malloc函数返回这块内存的首地址，你需要一个指针来接受这个地址

内存越界将会出现的严重问题！！

内存越界分析与解决办法

http://blog.csdn.net/jaymade/article/details/6589566

改为 c++

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int *p1 = new int;
int *p2 = new int;
int *p3 = new int;
int *p4 = new int;
int *p5 = new int;
printf("%p\n", p1);
printf("%p\n", p2);
printf("%p\n", p3);
printf("%p\n", p4);
printf("%p\n", p5);

return 0;
}

输出：
0x2299c20
0x2299c40
0x2299c60
0x2299c80
0x2299ca0

问题：

malloc怎么分配空间？

malloc与new的关系？

Linux对内容的描述

/proc/${pid}/ 存放进程运行时所有的信息

一个小程序

main(){
while(1);
}

整个程序运行的内存结构



结论

任何程序的内存空间分成4个基本部分

1. 代码区 （地址基本是固定的）

2. 全局栈区

3. 堆

4. 局部栈

程序加载器 ld-linux.so.2



深入理解LINUX下动态库链接器/加载器ld-linux.so.2

http://blog.csdn.net/elfprincexu/article/details/51701242

所以要执行程序，也可以通过

/lib/ld-linux.so ./test
# 我在ubuntu上是
# /l/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 ./test

程序示例

#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>

int add(int a, int b){
return a+b;
}
int a1 = 1;
static int a2 = 2;
const int a3 = 3;

main(){
int b1 = 4;
static int b2 = 5;
const int b3 = 6;

int *p1 = malloc(4);
printf("a1: %p\n", &a1);
printf("a2: %p\n", &a2);
printf("a3: %p\n", &a3);
printf("b1: %p\n", &b1);
printf("b2: %p\n", &b2);
printf("b3: %p\n", &b3);
printf("p1: %p\n", &p1);
printf("main: %p\n", main);
printf("add: %p\n", add);

printf("%d\n", getpid());
while(1);
}

结果



各个变量的地址



结论

1. 内存分4个区
2. 各种变量有对应的存放区
3. 堆栈是一种管理内存的数据结构

理解malloc的工作原理

malloc使用一个数据结构（链表）维护分配空间

链表的构成：分配的空间/上一个空间/下一个空间/空间大小等信息

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

C++的 new 与 malloc 的关系

malloc new new[]

realloc ??

calloc ??

free delete delete[]?

结论：new的实现使用的是malloc来实现的。

区别：new使用malloc后，还要初始化空间

基本类型：直接初始化成默认值

UDT类型（结构体等用户自定义类型）：调用构造器

delete通过调用free实现：delete负责调用析构函数，然后再调用free

new与new[]的区别：new只调用一个构造器，new[] 会循环地对每个区域调用构造器

delete与delete[]的区别

函数调用栈空间的分配与释放