brk（），sbrk（）和realloc（）函数之间的区别

Question

我知道函数brk（），sbrk（）用于重新分配内存。但它们与realloc（）函数有什么不同？。给我编码示例。

Answer 1

brk和sbrk是系统调用（在内核中实现），而malloc ， free ， realloc是用户空间中的库函数。 因此malloc等函数在内部使用brk和sbrk但提供了额外的功能（有关malloc更多详细信息，请参阅man（2）以获取有关brk和man（3）的更多详细信息。）。

brk只通过向内核提供指向程序可能使用的最大虚拟内存位置的指针，告诉内核程序想要使用多少内存。 但是你只有一大块内存。

malloc帮助您将这个巨大的内存块细分为更小的部分。

示例代码在这里没有多大意义，因为brk和malloc在不同的级别上工作。 但你可以想一想如何实现一个非常简单（和非线程安全）的malloc和free版本以及你在那里使用brk地方：

1. 我们的原始malloc的基本数据结构是一个链表。
2. 列表中的每个列表元素包含：
   1. 块的大小
   2. 指向下一个元素的指针
   3. 如果块正在使用中的标志
   4. 如果它是最后一个元素的标志
   5. 具有给定大小的字节数组
3. 在每次调用中，malloc都会遍历列表并检查每个块
   1. 如果该块被标记为“未使用”
   2. 如果list元素的size字段最多与所需大小一样大
4. 如果malloc找到这样的块，它将：
   1. 将列表元素标记为已使用
   2. 调整list元素中的size字段
   3. 如果有足够的空间，则在元素后面添加一个list元素，指向列表中的下一个元素（如果适用）
   4. 返回指向它找到的列表元素的字节数组的指针
5. 如果malloc找不到这样的列表元素，它就会
   1. 调用brk来增加我们从内核获得的可用内存
   2. 将新元素添加到列表末尾，将大小设置为所需大小
   3. 将此元素标记为使用AND并作为最后一个元素
   4. 返回指向新创建的列表条目的字节数组的指针

正如@BasileStarynkevitch在评论中所说，作为brk的替代方法，您还可以使用mmap （使用fd=-1和flags=MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS ）来保留由交换文件支持的单个内存块。 有关mmap的详细信息，请参阅man（2） 。

Answer 2

在操作系统级别（至少在Unix模型中），程序文本，初始化和未初始化数据以及动态分配数据的“堆”都有一个很大的内存区域。 （堆栈是独立的。）您可以使用brk和sbrk调整该区域的大小，但不能重新排列它，它总是连续的。 绝大多数进行动态内存分配的程序需要更灵活的东西。

malloc ， free和realloc是C库函数，可以为您提供更灵活的功能。 在下面，他们通过调用brk和/或sbrk从操作系统获取内存，但随后他们做了额外的处理，让你分配（a）任意数量的（b）不同大小的块，你可以（c）单独返回到当你完成它们并且偶然地（d）重新调整大小时。

但是当你以free将内存返回到池中时，它通常只会回到池中，以后您的程序将来自malloc的调用将从中抽取; 内存通常不会返回给操作系统。

（很抱歉没有提供任何示例代码;我刚才没有时间。）