brk(),sbrk()和realloc()函数之间的区别

Question

据我所知,函数brk(),sbrk()用于重新分配内存.但是它们与realloc()函数有什么不同？.给我编码示例.

Answer 1

brk而sbrk在系统调用时(在内核中实现)malloc,free,realloc是在用户空间的库函数.所以malloc等功能,使用brk和sbrk内部,但提供额外的功能(见男人(2)有关详细信息brk和男人(3)如需详细了解malloc).

brk只通过给内核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并且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)的版本,malloc以及free你在那里使用的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以增加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在他的评论中所说,作为替代brk你也可以使用mmap(with 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），您的程序有一个很大的内存区域，用于存储程序文本，已初始化和未初始化的数据，以及用于动态分配数据的“堆”。（堆栈是独立的。）您可以使用brk和调整该区域的大小sbrk，但不能重新排列它，它始终是连续的。进行动态内存分配的大多数程序都需要更灵活的功能。

malloc，free和realloc是C库函数，可为您提供更多灵活性。在下面，它们通过调用brk和/或从操作系统获取内存sbrk，但是它们进行了额外的处理，以使您可以分配（a）（b）不同大小的任意数量的块，并且您可以（c）在以下情况下分别返回到池中：您完成了对它们的操作，然后顺便（d）调整了大小。

但是，当您使用将内存返回到池中时free，它通常只是返回到malloc程序将来的调用将使用的池中。内存通常不返还给OS。

（很抱歉没有提供任何示例代码；我暂时没有时间这样做。）