brk（），sbrk（）和realloc（）函数之间的区别

Question

我知道函数brk（），sbrk（）用于重新分配内存。但它们与realloc（）函数有什么不同？。给我编码示例。

Answer 1

brk和sbrk是系统调用（在内核中实现），而malloc，free，realloc是用户空间中的库函数。因此，malloc等功能在内部使用brk和sbrk，但提供了其他功能（有关brk和man(2)的详细信息，请参阅man(3)了解更多信息有关malloc的详情。）。

brk只通过向内核提供指向程序可能使用的最大虚拟内存位置的指针，告诉内核程序想要使用多少内存。但是你只有一个大块内存。

malloc可以帮助您将这个巨大的内存块细分为更小的部分。

示例代码在这里没有多大意义，因为brk和malloc在不同的级别上工作。但你可以想一想如何实现一个非常简单（和非线程安全）的malloc和free版本以及你在那里使用brk：

1. 我们的原始malloc的基本数据结构是一个链表。
2. 列表中的每个列表元素包含：
   1. 块的大小
   2. 指向下一个元素的指针
   3. 块正在使用时的标志
   4. 如果是最后一个元素的标志
   5. 具有给定大小的字节数组
3. 在每次调用中，malloc都会遍历列表并检查每个块
   1. 如果该块被标记为＆＃34;未使用＆＃34;
   2. 如果列表元素的大小字段最多与所需大小一样大
4. 如果malloc找到这样的块，它将：
   1. 将列表元素标记为已使用
   2. 调整列表元素中的大小字段
   3. 如果有足够的空间，则在元素后面添加一个list元素，指向列表中的下一个元素（如果适用）
   4. 返回指向它找到的列表元素的字节数组的指针
5. 如果malloc找不到这样的列表元素，它就会
   1. 调用brk以增加从内核获得的可用内存
   2. 将新元素添加到列表末尾，将大小设置为所需大小
   3. 将此元素标记为使用AND并将其作为最后一个元素
   4. 返回指向新创建的列表条目
   的字节数组的指针

正如@BasileStarynkevitch在评论中所说，作为brk的替代方案，您也可以使用mmap（fd=-1和flags=MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS）来保留由交换文件支持的单个内存块。有关mmap的详细信息，请参阅man(2)。

Answer 2

在操作系统级别（至少在Unix模型中），您的程序有一个大的内存区域用于程序文本，初始化和未初始化的数据，以及＆＃34;堆＆＃34;，用于动态分配的数据。 （堆栈是分开的。）您可以使用sbrk和malloc调整该区域的大小，但不能重新排列，并且它始终是连续的。绝大多数进行动态内存分配的程序需要更灵活的东西。

free，realloc和brk是C库函数，可为您提供更灵活的功能。在下面，他们通过调用sbrk和/或free从操作系统获取内存，但随后他们进行了额外的处理，以便您分配（a）任意数量的（b）不同大小的块，并且您可以（c）当你完成它们时单独返回游泳池并顺便（d）调整大小。

但是当您使用malloc将内存返回到池中时，通常只会回到池中，以后您的程序将来自{{1}}的调用将从中抽取;内存通常不返回给操作系统。

（很抱歉没有提供任何示例代码;我现在也没有时间。）