Question

在静态数组上使用malloc（除了NULL返回失败）有什么好处？以下程序将占用我所有的ram并且只有在取消注释循环时才开始填充交换。它没有崩溃。

...

#include <stdio.h>

unsigned int bigint[ 1u << 29 - 1 ];
unsigned char bigchar[ 1u << 31 - 1 ];

int main (int argc, char **argv) {
  int i;
/*   for (i = 0; i < 1u << 29 - 1; i++) bigint[i] = i; */
/*   for (i = 0; i < 1u << 31 - 1; i++) bigchar[i] = i & 0xFF; */

  getchar();
  return 0;
}

...

经过一些试验和错误后，我发现上面是我的32位Intel机器上允许使用GCC 4.3的最大静态阵列。这是标准限制，编译器限制还是机器限制？显然我可以拥有我想要的那么多。这将是段错误，但只有当我要求（并尝试使用）时，malloc才会给予我更多。

有没有办法确定静态数组是否实际分配并且可以安全使用？

编辑：我对为什么使用malloc来管理堆而不是让虚拟内存系统处理它感兴趣。显然，我可以将一个数组的大小调整到我认为我需要的大小的很多倍，并且虚拟内存系统只会保留ram所需的内容。如果我从未写过例如这些巨大阵列的结束（或开始）然后程序不使用物理内存。此外，如果我可以写入每个位置，那么除了在堆中递增指针或在同一进程中搜索先前的分配之外，malloc还会做什么呢？

编者注： 1 << 31 causes undefined behaviour如果int是32位，那么我已将问题修改为1u。问题的目的是询问有关分配大型静态缓冲区的信息。

Answer 1

嗯，真的有两个原因：

由于可移植性，因为某些系统不会为您进行虚拟内存管理。
你不可避免地需要将这个数组划分为更小的块以使其有用，然后跟踪所有块，然后最终当你开始“释放”数组的某些块时你没有更长的时间要求你遇到memory fragmentation的问题。

总而言之，你最终会实现大量的内存管理功能（实际上几乎重新实现了malloc）而没有可移植性的好处。

因此原因：

通过内存管理封装和标准化实现代码可移植性。
通过代码重用的方式提高个人工作效率。

Answer 2

请参阅：

malloc() and the C/C++ heap

Should a list of objects be stored on the heap or stack?

C++ Which is faster: Stack allocation or Heap allocation

Proper stack and heap usage in C++?

About C/C++ stack allocation

Stack,Static and Heap in C++

Of Memory Management, Heap Corruption, and C++

new on stack instead of heap (like alloca vs malloc)

Answer 3

使用malloc，您可以增长和缩小数组：它变得动态，因此您可以完全根据需要进行分配。

Answer 4

我猜这叫做自定义内存管理。你可以这样做，但你必须自己管理那块内存。你最终会编写自己的malloc（）来解决这个问题。

Answer 5

关于：

经过一番试验和错误，我找到了上面是最大的静态数组在我的32位Intel机器上允许与GCC 4.3。这是标准吗？限制，编译器限制或机器限制？

一个上限取决于4GB（32位）虚拟地址空间如何在用户空间和内核空间之间进行分区。对于Linux，我认为最常见的分区方案具有3 GB的用户空间地址范围和1 GB的内核空间地址范围。分区可在内核构建时配置，2GB / 2GB和1GB / 3GB分割也在使用中。加载可执行文件时，必须为每个对象分配虚拟地址空间，而不管是否分配了实内存来备份它。

Answer 6

您可以在一个上下文中分配该巨大的数组，但不能在其他上下文中分配。例如，如果您的数组是结构的成员，并且您希望传递结构。某些环境对结构大小有32K的限制。

如前所述，您还可以调整内存大小以准确使用所需内容。在性能关键的上下文中，如果可以避免，则不要分页到虚拟内存。

Answer 7

除了超出范围之外，没有办法释放堆栈分配。因此，当您实际使用全局分配并且VM必须为您分配实际硬内存时，它将被分配并保留在那里直到您的程序用完为止。这意味着任何进程只会在其虚拟内存使用中增长（函数具有本地堆栈分配，并且那些将被“释放”）。

一旦超出功能范围，就无法“保留”堆栈内存，它总是被释放。因此，您必须知道在编译时将使用多少内存。

然后归结为你可以拥有多少int foo [1＆lt;＆lt; 29]。由于第一个占用整个内存（在32位上）并且将（让谎言：0x000000）第二个将解析为0xffffffff或其他。然后第三个会解决什么？ 32位指针无法表达的东西。（请记住，堆栈预留部分在编译时解决，部分运行时，通过偏移，在分配此变量或变量时推送堆栈偏移量。）

所以答案很明显，一旦你有了int foo [1＆lt;＆lt;＆lt;＆lt;＆lt;＆lt;＆lt;＆lt;＆lt; 29]，你就不能再使用其他本地堆栈变量进行任何合理的函数深度了。

Answer 8

除非你知道自己在做什么，否则你应该避免这样做。尽量只根据需要请求尽可能多的内存。即使它没有被使用或妨碍其他程序，它也可能使这个过程陷入困境。有两个原因。首先，在某些系统上，尤其是32位系统，在极少数情况下会导致地址空间过早耗尽。此外，许多内核对保留/虚拟/未使用内存具有某种进程限制。如果程序在运行时点请求内存，如果内核要求保留超过此限制的内存，则内核可以终止该进程。我已经看到由于malloc失败而导致崩溃或退出的程序，因为它们仅使用几MB就保留了GB的内存。

当“char bigchar [1u＆lt;＆lt; 31 - 1];”时，我为什么要使用malloc（）工作得很好？

8 个答案: