malloc/free 是系統調用還是 libc 提供的庫例程？

Question

如果 malloc/free 在 libc 中作為庫例程實現，那么它是在sbrk系統調用或mmap系統調用之上實現的，還是其他什么？

一般而言，在sys/syscall.h中聲明的函數是否包含目標機器中的所有系統調用？

Answer 1

很多時候， malloc和free使用較低級別的虛擬內存分配服務並一次分配多個頁面（甚至兆字節），使用系統調用，如mmap和munmap （可能還有sbrk ）。 malloc通常更喜歡在相關時重用以前free內存空間。 大多數malloc實現使用各種不同的策略來進行“大”和“小”分配等......

請注意，可以限制虛擬地址空間，例如使用setrlimit(2) 。 在 Linux 上使用pmap(1)和proc(5)以了解有關某個進程的虛擬地址空間的更多信息（例如/proc/self/maps用於您自己的進程或/proc/1234/maps - 也是pmap 1234命令 - 對於pid 1234 的進程）。

您可以查看您的 GNU libc源代碼，查看其他 C 標准庫（例如musl-libc ）的源代碼，閱讀malloc實現，選擇其他一些或實現您自己的，或者使用strace進行實驗找出。

閱讀系統調用手冊頁（即syscalls(2) ）和文件<asm/unistd.h>以獲取系統調用列表。

---

一個非常快的malloc

^{（我相信這可能是malloc最快的實現；但是它不是很有用；它符合標准，例如n1570或更好）}

我堅信 C 標准對malloc和free非常模糊。 我很確定以下功能尊重標准的文字（但不是精神）：

 /* politically incorrect, but very probably standard conforming */
 void *malloc (size_t sz) { if (sz>0) errno = ENOMEM; return NULL; }
 void free(void*ptr) { }

當然，您將相應地對calloc和realloc進行編碼。

^{（順便說一句，每個使用malloc代碼都應該針對它的失敗進行測試，但有些 - 錯誤地 - 不要; malloc可以在失敗時返回NULL並且人們應該針對這種情況進行測試）}

---

GNU libc 為你自己的malloc函數提供了鈎子（你甚至可以通過它們透明地使用Boehm 的垃圾收集器）。 這些鈎子可能會被棄用並且是非標准的。

如果使用 GNU libc，還要查看mallinfo(3)和malloc_stat(3)以及相關函數。

Answer 2

malloc和free是標准的 C 庫函數，它們將由每個 C 實現實現。

C 標准僅定義了這些函數的行為方式以及對它們的預期行為。 如何在每個實現中實現它們。

簡而言之，它們是您使用的實現的實現細節。

（“實現”由編譯器、鏈接器、運行時庫和其他一些東西組成。）

Answer 3

如果您使用不同的內存分配器，您還可以使用malloc和free的替代實現。 例如，囤積內存分配器有時用於提高多線程應用程序的性能。