calloc 与 malloc + memset 完全一样吗？

Question

在 linux 中，calloc 是否与 malloc + memset 完全相同，或者这取决于确切的 linux/内核版本？

我对您是否可以分配比您实际拥有的更多 RAM 的问题特别感兴趣（因为您当然可以分配比您实际拥有的更多 RAM，您只是无法写入）。换句话说，calloc 是否总是按照规范建议的那样实际写入分配给您的内存。

Answer 1

cited duplicate 或此处未提及。 Linux 使用虚拟内存，并且可以分配更多系统中物理可用的内存。 calloc() 的幼稚实现在用户空间中简单地执行 malloc() 加上 memset() 将触及每个页面。

由于 Linux 通常以 4k 块分配，所有 calloc() 块都是相同的，并且最初读取为零。也就是说，相同的 4k 内存块可以映射只读，而整个calloc() 空间仅占用大约size/4k * pointer_size + 4k。当程序写入calloc() 空间时，会发生页面错误，Linux 将分配一个新页面 (4k) 并恢复程序。

这称为copy-on-write 或简称COW。 malloc() 通常表现相同。对于小尺寸，the 'C' library 将使用 binning 并与其他小尺寸分配共享 4k 页面。

因此，通常涉及两层。

1. Linux 内核的进程内存管理。
2. glibc 堆管理。

如果请求的内存大小很大并且需要为进程分配新的内存，那么上面的大部分内容都适用（通过 Linux 的进程内存管理）。但是，如果请求的内存很小，那么它就像malloc() 加上memset()。在较大的分配大小中，memset() 是破坏性的，因为它接触了内存，内核认为它需要一个新的页面来分配。

Answer 2

当然，这取决于实现，但在现代 Linux 上，您可能可以。最简单的方法是尝试一下，但我是根据以下逻辑说的。

您可以malloc 超过您拥有的内存（物理 + 虚拟），因为内核会延迟分配您的内存，直到您实际使用它。我相信这是为了增加您的程序不会因内存限制而失败的机会，但这不是问题。

calloc 与malloc 相同，但零初始化内存。当你向 Linux 请求一页内存时，Linux 已经对其进行了零初始化。因此，如果calloc 可以判断出它所请求的内存只是从内核请求的，那么它实际上不必将其初始化为零！由于没有，因此无法访问该内存，因此它应该能够请求比实际更多的内存。

正如cmets中提到的this answer提供了一个很好的解释。

Answer 3

calloc 是否需要写入内存取决于它是从已分配给进程的堆页中获得分配，还是必须请求内核为进程分配更多内存（使用系统电话如sbrk() 或mmap())。当内核为进程分配新内存时，它总是先将其清零（通常使用 VM 优化，因此它实际上不必写入页面）。但如果它要重用之前分配的内存，则必须使用memset() 将其归零。

Answer 4

malloc(3) 的内存不能超过内核为执行malloc(3)-ing 的进程提供的内存。如果您无法分配要分配的内存量，malloc(3) 将返回 NULL。此外，malloc(3) 和 memset(3) 是由您的 c 库 (libc.so) 而不是您的内核定义的。 Linux 内核定义了mmap(2) 和其他低级内存分配函数，而不是*alloc(3) 系列（不包括kalloc()）。