Question

我最近一直关注内存分配，而且我对基础知识有点困惑。我无法绕过简单的东西。分配内存意味着什么？怎么了？我很感激这些问题的答案：

正在分配的“记忆”在哪里？
这个“记忆”是什么？阵列中的空间？或者是其他东西？
当这个“记忆”被分配时会发生什么？
当内存被解除分配时会发生什么？
如果有人能够回答malloc在这些C ++行中所做的事情，这对我也有帮助：
```
char* x; 
x = (char*) malloc (8);
```

谢谢。

Answer 1

1）正在分配的“记忆”在哪里？

这完全不同，基于您的操作系统，编程环境（gcc vs Visual C ++ vs Borland C ++ vs其他任何东西），计算机，可用内存等。一般来说，内存是从所谓的堆，区域分配的。记忆只是等着你使用。它通常会使用您可用的RAM。但总有例外。在大多数情况下，只要它给了我们记忆，它来自哪里并不是一个很大的问题。存在特殊类型的存储器，例如虚拟存储器，其在任何给定时间实际上可能或可能不在RAM中，并且如果用尽实际存储器，则可能移动到硬盘驱动器（或类似的存储设备）。完整的解释会很长！

2）这个“记忆”是什么？阵列中的空间？或其他什么？

内存通常是计算机中的RAM。如果将内存视为一个巨大的“数组”是有帮助的，那么它肯定会像一个一样运行，然后将其视为一吨字节（8位值，非常类似于unsigned char值）。它从内存底部的索引0开始。就像以前一样，这里有很多例外，内存的某些部分可能映射到硬件，甚至根本不存在！

3）当“内存”被分配时会发生什么？

在任何给定的时间都应该（我们真的希望！）其中一些可供软件分配。如何分配是高度依赖系统的。通常，分配一个内存区域，分配器将其标记为已使用，然后指定给您使用它指示程序在内存所在的所有系统内存中的位置。在您的示例中，程序将找到一个8字节（char）的连续块，并在将其标记为“正在使用”之后返回指向块找到该块的指针。

4）当内存被取消分配时会发生什么？

系统将该内存标记为可再次使用。这非常复杂，因为这通常会在内存中造成漏洞。分配8个字节，然后再分配8个字节，然后解除分配前8个字节，你就有了一个漏洞。有关于处理释放，内存分配等的全书都有。所以希望简短的答案就足够了！

5）如果有人能够回答malloc在这些C ++行中所做的事情，那对我来说也会有所帮助：

非常粗暴，并假设它在一个函数中（顺便说一句，永远不要这样做，因为它不会释放你的内存并导致内存泄漏）：

void mysample() {
  char *x; // 1
  x = (char *) malloc(8); // 2
}

1）这是在本地堆栈空间中保留的指针。它没有被初始化，因此它指向内存中的任何内存。

2）它使用参数8调用malloc。演员只是让C / C ++知道你想要它（char *），因为它返回一个（void *）意味着它没有应用任何类型。然后生成的指针存储在x变量中。

在非常粗糙的x86 32位程序集中，这看起来很模糊

PROC mysample:
  ; char *x;
  x = DWord Ptr [ebp - 4]
  enter 4, 0   ; Enter and preserve 4 bytes for use with 

  ; x = (char *) malloc(8);
  push 8       ; We're using 8 for Malloc
  call malloc  ; Call malloc to do it's thing
  sub esp, 4   ; Correct the stack
  mov x, eax   ; Store the return value, which is in EAX, into x

  leave
  ret

在第3点中模糊地描述了实际的分配.Malloc通常只调用一个系统函数来处理所有其余的事情，就像这里的其他所有内容一样，它与操作系统，操作系统，系统等等截然不同。

Answer 2

1。正在分配的“记忆”在哪里？

从语言的角度来看，这没有指定，主要是因为细节通常无关紧要。此外，C++标准往往错误地指定硬件细节，以最小化不必要的限制（平台编译器可以运行，以及可能的优化）。

sftrabbit的回答很好地概述了这一结果（这是你真正需要的），但我可以提供一些有用的例子，以防万一。

示例1：

在足够旧的单用户计算机（或足够小的嵌入式计算机）上，大多数物理RAM可能直接可用于您的程序。在这种情况下，调用malloc或new本质上是内部簿记，允许运行时库跟踪当前正在使用的RAM的哪些块。您可以手动执行此操作，但很快就会变得乏味。

示例2：

在现代多任务操作系统上，物理RAM与许多进程和其他任务共享，包括内核线程。它还用于后台的磁盘缓存和I / O缓冲，并由虚拟内存子系统进行扩充，该子系统可以在不使用时将数据交换到磁盘（或其他存储设备）。

在这种情况下，调用new可能首先检查您的进程是否已在内部有足够的空间，如果没有，则从操作系统请求更多。无论返回什么内存都可以是物理的，或者它可以是虚拟的（在这种情况下，可能不会分配物理RAM来存储它直到它实际被访问）。你甚至无法区分，至少在没有使用特定于平台的API的情况下，因为内存硬件和内核会合谋将它隐藏起来。

2。这个“记忆”是什么？阵列中的空间？或其他什么？

在示例1中，它类似于数组中的空格：返回的地址标识可寻址的物理RAM块。即使在这里，RAM地址也不一定是平坦的或连续的 - 某些地址可能被保留用于ROM或I / O端口。

在示例2中，它是一个更虚拟的索引：您的进程的地址空间。这是一个抽象，用于隐藏进程中的底层虚拟内存详细信息。当您访问此地址时，内存硬件可能会直接访问某些实际RAM，或者可能需要请求虚拟内存子系统提供一些内容。

3。当这个“记忆”被分配时会发生什么？

通常，会返回一个指针，您可以使用该指针存储所需的字节数。在这两种情况下，malloc或new运算符都会进行一些内务处理，以跟踪流程的地址空间的哪些部分被使用以及哪些部分是免费的。

4。当内存被解除分配时会发生什么？

一般来说，free或delete会做一些内务管理，因此他们知道可以重新分配内存。

如果有人可以回答malloc在这些C ++行中所做的事情，那对我来说也会有所帮助：

char* x; 
x = (char*) malloc (8);

它返回一个指针NULL（如果它找不到你想要的8个字节）或一些非NULL值。

关于这个非NULL值的唯一有用的事情是：

访问这8个字节x[0]..x[7]，
访问x[-1]或x[8]或实际任何 x[i]是非法的（未定义的行为），除非0 <= i <= 7
比较任何x, x+1, ..., x+8都是合法的（尽管你不能取消引用最后一个）
如果您的平台/硬件/对您在内存中存储数据的位置有任何限制，那么x会遇到它们

Answer 3

分配内存意味着向操作系统询问内存。这意味着程序本身只在需要时才在RAM中询问“空间”。例如，如果要在程序运行之前使用数组但不知道其大小，则可以执行以下两项操作： - 声明和数组[x]用x专用你，任意长。例如100.但是如果你的程序只需要一个包含20个元素的数组呢？你无所畏惧。 - 然后你编程可以在知道正确的x大小时malloc一个x元素的数组。内存中的程序分为4个部分： -stack（调用函数时需要） -code（bibary可执行代码） - 数据（全局变量/数据） - heap，在这个段中你可以找到分配的内存。当您决定不再需要分配的内存时，请将其返回给操作系统。

如果要分配10个整数的数组，请执行以下操作：

int * array =（int *）malloc（sizeof（int）* 10）

然后你把它还给了os 自由（数组）

内存分配/解除分配？

3 个答案:

示例1：

示例2：