Question

考虑以下C代码，它创建100,000个4KB大小的页面，然后释放99,999页，最后释放最后一页：

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

#define NUM_PAGES 100000

int main() {
    void *pages[NUM_PAGES];

    int i;
    for(i=0; i<NUM_PAGES; i++) {
        pages[i] = malloc(4096);
    }

    printf("%d pages allocated.\n", NUM_PAGES);
    getchar();

    for(i=0; i<NUM_PAGES-1; i++) {
        free(pages[i]);
    }

    printf("%d pages freed.\n", NUM_PAGES-1);
    getchar();

    free(pages[NUM_PAGES-1]);

    printf("Last page freed.\n");
    getchar();

    return 0;
}

如果你编译它，运行它并监控过程＆＃39;在内存使用情况下，您可以看到内存使用量在第一个getchar之前达到约400MB（当内存分配为100,000页时），即使在取消分配99,999个页面之后它也保持不变（在第二个{{之后） 1}}），最后，当最后一页被解除分配时，它会下降到1MB。

所以，我的问题是为什么会发生这种情况？为什么只有在释放所有页面时，整个内存才会返回到操作系统？是否有任何页面大小或任何页面对齐，以防止这种情况发生？我的意思是，当只有一个页面被释放时，是否有任何页面大小或对齐使得任何malloced页面完全返回到操作系统？

Answer 1

这完全取决于实现，但我认为这与内存分配器的工作方式有关。通常，当内存管理器需要来自操作系统的更多内存时，它会调用sbrk函数来请求额外的内存。该函数的典型实现是OS存储指向存储器中下一个空闲地址的指针，其中进程可以获得空间。内存像堆栈一样增长，与调用堆栈的工作方式大致相同。例如，如果您分配了五页内存，则可能如下所示：

 (existing memory) | Page 0 | Page 1 | Page 2 | Page 3 | Page 4 | (next free spot)

使用此设置，如果您释放0到4页，程序中的内存管理器会将它们标记为空闲，如下所示：

 (existing memory) |                                   | Page 4 | (next free spot)

由于操作系统以类似堆栈的方式分配内存，因此在完成第4页操作之前，它无法从程序中回收所有内存。一旦你释放了最后一页，进程的内存将如下所示：

 (existing memory) |                                              (next free spot)

此时程序的内存管理器可以将大量的可用空间返回给操作系统：

 (existing memory) | (next free spot)

换句话说，因为内存被分配为堆栈，所以在你释放最后分配的内容之前，操作系统无法回收任何内存。

希望这有帮助！

使用malloc分配页面时出现内存泄漏

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