内存管理内幕 动态分配的选择、折衷和实现

在大部分操作系统中，内存分配由以下两个简单的函数来处理：

void *malloc(long numbytes)：该函数负责分配 numbytes 大小的内存，并返回指向第一个字节的指针。

void free(void *firstbyte)：如果给定一个由先前的 malloc 返回的指针，那么该函数会将分配的空间归还给进程的“空闲空间”。

malloc_init 将是初始化内存分配程序的函数。它要完成以下三件事：将分配程序标识为已经初始化，找到系统中最后一个有效内存地址，然后建立起指向我们管理的内存的指针。这三个变量都是全局变量：

清单 1. 我们的简单分配程序的全局变量

int has_initialized = 0;
void *managed_memory_start;
void *last_valid_address;

如前所述，被映射的内存的边界（最后一个有效地址）常被称为系统中断点或者 当前中断点。在很多 UNIX® 系统中，为了指出当前系统中断点，必须使用 sbrk(0) 函数。 sbrk 根据参数中给出的字节数移动当前系统中断点，然后返回新的系统中断点。使用参数 0 只是返回当前中断点。这里是我们的 malloc 初始化代码，它将找到当前中断点并初始化我们的变量：

清单 2. 分配程序初始化函数

/* Include the sbrk function */
#include <unistd.h>
void malloc_init()
{
 /* grab the last valid address from the OS */
 last_valid_address = sbrk(0);
 /* we don't have any memory to manage yet, so
  *just set the beginning to be last_valid_address
  */
 managed_memory_start = last_valid_address;
 /* Okay, we're initialized and ready to go */
  has_initialized = 1;
}

现在，为了完全地管理内存，我们需要能够追踪要分配和回收哪些内存。在对内存块进行了 free 调用之后，我们需要做的是诸如将它们标记为未被使用的等事情，并且，在调用 malloc 时，我们要能够定位未被使用的内存。