我有点困惑。在操作系统课程中，我们被告知所有操作系统都通过分页或分段来处理内存碎片，并且根本没有连续的物理内存分配。 OS使用不同级别的寻址（逻辑/物理）来避免连续的内存分配。现在here对此有很多讨论。我的问题是： 这个问题在支持逻辑寻址的OS的C ++编程中是否存在（是否仅由于内存碎片而导致任何进程崩溃）？如果是，为什么每个操作系统都首先尝试避免连续寻址？
答案 0 :(得分：6)
共有2层：虚拟进程地址空间中的碎片和物理内存中的碎片。
如果您查看任何现代应用程序，您会看到它的内存使用率随着时间的推移如何增长，因为内存没有释放到操作系统。您可以说这是由其他原因引起的，但是内存碎片（例如分配的内存块的不连续位置）是造成此问题的主要原因。简而言之，内存分配器拒绝将内存释放给操作系统。
如果您对物理内存中的碎片感兴趣，那么即使将内存组织在页面中，仍然需要分配物理上连续的内存块。例如，如果您需要避免虚拟内存开销，则可能要使用大页面（在Linux中为“大页面”）。 x86_64支持4KiB，2MiB和1GiB页面。如果没有所需大小的连续物理内存，则将无法使用它们。
如果在操作系统中您的意思是“内核”，则它不能帮助您解决进程地址空间中发生的碎片（堆碎片）。 C库应尽量避免碎片化，不幸的是，它并非总是能够这样做。请参阅链接的question。
如果内存分配器中至少分配了某些内容，则通常无法释放大块内存。有一种解决方案，可以利用页面中的虚拟内存组织功能-所谓的“无延迟”机制，在Linux和BSD上由MADV_FREE表示，在Windows上由DiscardVirtualMemory表示。当您拥有仅部分使用的巨大内存块时，可以通知内核不再需要该部分内存，并且可以在内存压力下将其收回。这是懒惰的，并且仅在内存压力下完成，因为内存重新分配非常昂贵。但是出于性能原因，许多内存分配器仍然不使用它。
因此，问题的答案-取决于您对程序效率的关心程度。大多数程序都不在乎，因为标准分配器只是为它们完成工作。当标准分配器无法有效完成其工作时，某些程序可能会受到影响。
答案 1 :(得分：3)
OS不能避免连续内存分配。在顶层，您具有硬件和软件。硬件资源有限，在这种情况下为物理内存。为了共享资源并避免用户程序进行共享，发明了虚拟寻址层。它只是将连续的虚拟寻址空间映射到稀疏的物理区域。换句话说，0x10000虚拟地址可以在一个进程中指向0x80000物理地址，而在另一个进程中可以指向0xf0000。
分页和交换意味着将某些页面或整个应用程序内存写入磁盘，然后将其恢复。它很可能在其后具有不同的物理页面映射。
因此，您的程序将始终看到连续的虚拟寻址空间，该空间实际上分散在物理硬件空间中。顺便说一句，这是通过恒定的块大小完成的，并且没有浪费或未使用的内存孔。
现在，第二个碎片级别是由new / malloc函数引起的，它与您分配和删除不同大小的内存有关。这会将您的堆分散在虚拟空间中。这些功能确保尽可能减少浪费。
因此，在您的通用C ++（或任何其他语言）编程中，您无需担心任何内存碎片。您分配的所有块都保证在虚拟空间中是连续的（不一定在物理空间中）。