brk（），sbrk（）和realloc（）函數之間的區別

Question

我知道函數brk（），sbrk（）用於重新分配內存。但它們與realloc（）函數有什么不同？。給我編碼示例。

Answer 1

brk和sbrk是系統調用（在內核中實現），而malloc ， free ， realloc是用戶空間中的庫函數。 因此malloc等函數在內部使用brk和sbrk但提供了額外的功能（有關malloc更多詳細信息，請參閱man（2）以獲取有關brk和man（3）的更多詳細信息。）。

brk只通過向內核提供指向程序可能使用的最大虛擬內存位置的指針，告訴內核程序想要使用多少內存。 但是你只有一大塊內存。

malloc幫助您將這個巨大的內存塊細分為更小的部分。

示例代碼在這里沒有多大意義，因為brk和malloc在不同的級別上工作。 但你可以想一想如何實現一個非常簡單（和非線程安全）的malloc和free版本以及你在那里使用brk地方：

1. 我們的原始malloc的基本數據結構是一個鏈表。
2. 列表中的每個列表元素包含：
   1. 塊的大小
   2. 指向下一個元素的指針
   3. 如果塊正在使用中的標志
   4. 如果它是最后一個元素的標志
   5. 具有給定大小的字節數組
3. 在每次調用中，malloc都會遍歷列表並檢查每個塊
   1. 如果該塊被標記為“未使用”
   2. 如果list元素的size字段最多與所需大小一樣大
4. 如果malloc找到這樣的塊，它將：
   1. 將列表元素標記為已使用
   2. 調整list元素中的size字段
   3. 如果有足夠的空間，則在元素后面添加一個list元素，指向列表中的下一個元素（如果適用）
   4. 返回指向它找到的列表元素的字節數組的指針
5. 如果malloc找不到這樣的列表元素，它就會
   1. 調用brk來增加我們從內核獲得的可用內存
   2. 將新元素添加到列表末尾，將大小設置為所需大小
   3. 將此元素標記為使用AND並作為最后一個元素
   4. 返回指向新創建的列表條目的字節數組的指針

正如@BasileStarynkevitch在評論中所說，作為brk的替代方法，您還可以使用mmap （使用fd=-1和flags=MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS ）來保留由交換文件支持的單個內存塊。 有關mmap的詳細信息，請參閱man（2） 。

Answer 2

在操作系統級別（至少在Unix模型中），程序文本，初始化和未初始化數據以及動態分配數據的“堆”都有一個很大的內存區域。 （堆棧是獨立的。）您可以使用brk和sbrk調整該區域的大小，但不能重新排列它，它總是連續的。 絕大多數進行動態內存分配的程序需要更靈活的東西。

malloc ， free和realloc是C庫函數，可以為您提供更靈活的功能。 在下面，他們通過調用brk和/或sbrk從操作系統獲取內存，但隨后他們做了額外的處理，讓你分配（a）任意數量的（b）不同大小的塊，你可以（c）單獨返回到當你完成它們並且偶然地（d）重新調整大小時。

但是當你以free將內存返回到池中時，它通常只會回到池中，以后您的程序將來自malloc的調用將從中抽取; 內存通常不會返回給操作系統。

（很抱歉沒有提供任何示例代碼;我剛才沒有時間。）