任何人都可以解释malloc()内部如何运作吗？
我有时会完成strace program我看到很多sbrk次系统调用，man sbrk正在讨论它在malloc()中使用但不多了。
答案 0 :(得分：98)
sbrk系统调用会移动数据段的“边框”。这意味着它移动了一个区域的边界，在该区域中程序可以读/写数据（让它增长或缩小，尽管AFAIK没有malloc确实使用该方法将内存段提供回内核）。除此之外，还有mmap用于将文件映射到内存中，但也用于分配内存（如果需要分配共享内存，mmap就是这样做的。）
所以你有两种从内核获取更多内存的方法：sbrk和mmap。关于如何组织从内核获得的内存有各种策略。
一种天真的方式是将其划分为区域，通常称为“桶”，专用于某些结构大小。例如，malloc实现可以为16,64,256和1024字节结构创建存储桶。如果你要求malloc给你一个给定大小的内存，它会将该数字舍入到下一个桶大小，然后从该桶中提供一个元素。如果您需要更大的区域malloc，可以使用mmap直接分配内核。如果特定大小的存储桶为空malloc，则可以使用sbrk为新存储桶腾出更多空间。
有各种malloc设计，并且可能没有一种真正的方法可以实现malloc，因为您需要在速度，开销和避免碎片/空间有效性之间做出妥协。例如，如果存储桶用尽元素，则实现可能会从更大的存储桶中获取元素，将其拆分并将其添加到用尽元素的存储桶中。这将是非常节省空间的，但是对于每种设计都是不可能的。如果您只是通过sbrk / mmap获得另一个可能更快，更简单的存储桶，但效率不高。此外，设计当然必须考虑到“免费”需要以某种方式再次为malloc提供空间。你不只是分发内存而不重用它。
如果您感兴趣，OpenSER / Kamailio SIP代理有两个malloc实现（他们需要自己的实现，因为他们大量使用共享内存而系统malloc不支持共享内存）。请参阅：https://github.com/OpenSIPS/opensips/tree/master/mem
然后你也可以看一下GNU libc malloc implementation，但那个很复杂，IIRC。
答案 1 :(得分：45)
像这样简单的malloc和免费工作：
malloc提供对进程堆的访问。堆是C核库（通常是libc）中的一个构造，它允许对象获得对进程堆上某些空间的独占访问。
堆上的每个分配称为堆单元。这通常由一个标题组成，该标题包含有关单元格大小的信息以及指向下一个堆单元格的指针。这使得堆有效地成为链表。
当启动进程时，堆包含一个单元，其中包含启动时分配的所有堆空间。这个单元格存在于堆的空闲列表中。
当一个人调用malloc时，内存是从malloc返回的大堆单元格中获取的。剩下的就形成了一个新的堆单元，它由内存的其余部分组成。
当释放内存时，堆单元格将添加到堆的空闲列表的末尾。随后的mallocs会在免费列表中查找合适大小的单元格。
可以预料，堆可能会碎片化，堆管理器可能会不时尝试合并相邻的堆单元。
当空闲列表中没有剩余内存用于所需的分配时，malloc调用brk或sbrk，它们是从操作系统请求更多内存页的系统调用。
现在有一些优化堆操作的修改。
答案 2 :(得分：7)
同样重要的是要意识到只需用brk和sbrk移动程序中断指针并不会实际分配内存，它只是设置地址空间。例如，在Linux上，内存将被支持＆＃34;当访问该地址范围时，通过实际的物理页面，这将导致页面错误，并最终导致内核调用页面分配器以获得后备页面。