Андрей Робачевский - Операционная система UNIX

void free(void *ptr);

Функция malloc(3C) выделяет указанное аргументом sizeчисло байтов.

Функция calloc(3C) выделяет память для указанного аргументом nelemчисла объектов, размер которых elsize. Выделенная память инициализируется нулями.

Функция realloc(3C) изменяет размер предварительно выделенной области памяти (увеличивает или уменьшает, в зависимости от знака аргумента size). Увеличение размера может привести к перемещению всей области в другое место виртуальной памяти, где имеется необходимое свободное непрерывное виртуальное адресное пространство.

Функция free(3C) освобождает память, предварительно выделенную с помощью функций malloc(3C) , calloc(3C) или realloc(3C) , указатель на которую передается через аргумент ptr.

Указатель, возвращаемый функциями malloc(3C) , calloc(3C) и realloc(3C) , соответствующим образом выровнен, таким образом выделенная память пригодна для хранения объектов любых типов. Например, если наиболее жестким требованием по выравниванию в системе является размещение переменных типа double по адресам, кратным 8, то это требование будет распространено на все указатели, возвращаемыми этими функциями.

Упомянутые библиотечные функции обычно используют системные вызовы sbrk(2) или brk(2) . Хотя эти системные вызовы позволяют как выделять, так и освобождать память, в случае библиотечных функций память реально не освобождается, даже при вызове free(3C) . Правда, с помощью функций malloc(3C) , calloc(3C) или realloc(3C) можно снова выделить и использовать эту память и снова освободить ее, но она не передается обратно ядру, а остается в пуле malloc(3C) .

Для иллюстрации этого положения приведем небольшую программу, выделяющую и освобождающую память с помощью функций malloc(3C) и free(3C) , соответственно. Контроль действительного значения брейк-адреса осуществляется с помощью системного вызова sbrk(2) :

#include

#include

main() {

char *obrk;

char *nbrk;

char *naddr;

/* Определим текущий брейк-адрес */

obrk = sbrk(0);

printf("Текущий брейк-адрес= 0x%x\n", obrk);

/* Выделим 64 байта из хипа */

naddr = malloc(64);

/* Определим новый брейк-адрес */

nbrk = sbrk(0);

printf("Новый адрес области malloc= 0x%x,"

" брейк-адрес= 0х%x (увеличение на %d байтов)\n",

naddr, nbrk, nbrk — obrk);

/* "Освободим" выделенную память и проверим, что произошло

на самом деле */

free(naddr);

printf("free(0x%x)\n", naddr);

obrk = sbrk(0);

printf("Новый брейк-адрес= 0x%x (увеличение на %d байтов)\n",

obrk, obrk — nbrk);

}

Откомпилируем и запустим программу:

$ a.out

Текущий брейк-адрес= 0x20ac0

malloc(64)

Новый адрес области malloc = 0x20ac8, брейк-адрес = 0x22ac0

(увеличение на 8192 байтов)

free(0x20ac8)

Новый брейк-адрес = 0x22ac0 (увеличение на 0 байтов)

$

Как видно из вывода программы, несмотря на освобождение памяти функцией free(3C) , значение брейк-адреса не изменилось. Также можно заметить, что функция malloc(3C) выделяет больше памяти, чем требуется. Дополнительная память выделяется для необходимого выравнивания и для хранения внутренних данных malloc(3C) , таких как размер области, указатель на следующую область и т.п.

Работая в командной строке shell вы, возможно, не задумывались, каким образом запускаются программы. На самом деле каждый раз порождается новый процесс, а затем загружается программа. В UNIX эти два этапа четко разделены. Соответственно система предоставляет два различных системных вызова: один для создания процесса, а другой для запуска новой программы.

Новый процесс порождается с помощью системного вызова fork(2) :

#include

#include

pid_t fork(void);

Порожденный, или дочерний процесс, хотя это кажется странным, является точной копией процесса, выполнившего этот вызов, или родительского процесса. В частности, дочерний процесс наследует такие атрибуты родителя, как:

□ идентификаторы пользователя и группы,

□ переменные окружения,

□ диспозицию сигналов и их обработчики,

□ ограничения, накладываемые на процесс,

□ текущий и корневой каталог,

□ маску создания файлов,

□ все файловые дескрипторы, включая файловые указатели,

□ управляющий терминал.

Более того, виртуальная память дочернего процесса не отличается от образа родительского: такие же сегменты кода, данных, стека, разделяемой памяти и т.д. После возврата из вызова fork(2) , который происходит и в родительский и в дочерний процессы, оба начинают выполнять одну и ту же инструкцию.