malloc 和 free 的复杂性

Question

我有两个相关的问题，因此我在这个单线程中问他们。

Q1) 我如何确认我的操作系统是否在程序终止时自动清除未“释放”的内存（使用 malloc 分配）？我正在使用带有 gcc-4.5.2 的 32 位 Ubuntu 11.04

根据 Steven Summit here 的教程页面，“释放未使用的内存（malloc'ed）是个好主意，但这不是强制性的。当您的程序退出时，它已分配但未分配的任何内存freed 应该被自动释放。如果您的计算机只是因为您的程序忘记释放它而以某种方式“丢失”内存，则表明您的操作系统存在问题或缺陷。 "

Q2) 假设 foo.c 分配了 B 字节内存。稍后， foo.c 释放这个 B 字节的内存位置并将其返回给操作系统。 现在我的问题是，在当前实例中，那些特定的 B 字节内存位置是否可以重新分配给 foo.c（由操作系统），或者这些 B 字节不能分配给 foo .c 直到其当前实例终止？

编辑：我建议所有阅读我的问题的人阅读类似问题的答案here 和here。这两个答案都详细解释了 malloc() 和 free() 的交互和工作，而没有使用非常深奥的术语。要了解内核使用的内存管理工具（例如 brk()、mmap()）和 C 编译器使用的内存管理工具（例如 malloc()、free()）之间的区别，this 是必读的。

Answer 1

Q1) 我不确定您如何确认。然而，关于第二段，总是释放你分配的任何内存被认为是一种很好的风格。在这里可以找到一个很好的解释：What REALLY happens when you don't free after malloc?。

Q2) 肯定；这些字节通常最先被重新分配（取决于 malloc 实现）。有关详细说明，请参阅：How do malloc() and free() work?。

Answer 2

当进程通过终止信号结束时，例如SIGSEGV，或者通过_exit(2)系统调用（恰好在从main返回时也会调用），所有的进程资源都被内核释放。特别是，进程地址空间，包括堆内存（使用mmap(2)（或者可能是sbrk(2)）系统调用（由malloc库函数使用）被释放。

当然，free 库函数要么（通常）通过将来对 malloc 的进一步调用使释放的内存区域可重用，要么（有时，对于大内存区域）使用例如释放一些大内存块给内核。 munmap(2) 系统调用。

要了解有关进程 1234 的内存映射的更多信息，请按顺序读取 /proc/1234/maps 伪文件（或从进程内部读取 /proc/self/maps）。 /proc 文件系统是向内核查询进程的首选方式。 （还有/proc/self/statm和/proc/self/smaps等很多有趣的东西）。

free 和 malloc 的详细行为取决于实现。您应该将malloc 视为获取堆内存的一种方式，而将free 视为一种方式来说明以前的malloc-ed 区域是无用的，系统（即标准C 库+内核）可以做任何事情想要。

使用valgrind 查找内存泄漏错误。您也可以考虑使用Boehm's conservative garbage collector，即使用GC_malloc 而不是malloc，并且不必费心手动释放内存。

Answer 3

第一季度。您只需假设操作系统运行正常。

第二季度。没有理由不能将字节重新分配给 foo.c，这仅取决于内存分配例程的工作方式。

Answer 4

大多数现代操作系统都会回收分配的内存，因此您不必担心。
操作系统不知道您的应用程序/程序是否泄漏了内存，它只是在进程完成后回收分配给进程的内容。

是的，释放的内存可以重复使用（如果需要），重复使用可以在同一个实例中进行。