Как бесплатно узнать, сколько освободить?
В программировании на C вы можете передавать любой указатель, который вам нравится, в качестве аргумента для освобождения. Как он узнает размер выделенной памяти для освобождения? Всякий раз, когда я передаю указатель на какую-то функцию, я также должен передать размер (то есть массив из 10 элементов должен получить 10 в качестве параметра, чтобы узнать размер массива), но мне не нужно передавать размер в свободная функция. Почему бы и нет, и могу ли я использовать эту же технику в своих собственных функциях, чтобы избавить меня от необходимости перемещаться вокруг дополнительной переменной длины массива?
10 ответов
Когда вы звоните malloc()Вы указываете объем памяти для выделения. Объем фактически используемой памяти немного больше этого и включает дополнительную информацию, которая записывает (по крайней мере), насколько велик блок. Вы не можете (надежно) получить доступ к этой другой информации - и вы не должны:-).
Когда вы звоните free()просто смотрит на дополнительную информацию, чтобы узнать, насколько велик блок.
В большинстве реализаций функций выделения памяти на С будет храниться учетная информация для каждого блока, как встроенная, так и отдельно.
Один типичный способ (in-line) состоит в том, чтобы фактически выделить как заголовок, так и запрошенную вами память с минимальным размером. Так, например, если вы запросили 20 байтов, система может выделить 48-байтовый блок:
- 16-байтовый заголовок, содержащий размер, специальный маркер, контрольную сумму, указатели на следующий / предыдущий блок и так далее.
- Область данных 32 байта (ваши 20 байтов дополняются до кратного 16).
Адрес, который вам дается, является адресом области данных. Затем, когда вы освободите блок, free просто возьмет адрес, который вы ему дадите, и, если вы не заполнили этот адрес или память, проверьте непосредственно перед ним учетную информацию. Графически это будет выглядеть так:
____ The allocated block ____
/ \
+--------+--------------------+
| Header | Your data area ... |
+--------+--------------------+
^
|
+-- The address you are given
Имейте в виду, что размер заголовка и отступа полностью определяются реализацией (на самом деле, все зависит от реализации (а), но встроенный вариант учета является распространенным).
Контрольные суммы и специальные маркеры, которые существуют в учетной информации, часто являются причиной ошибок, таких как "Память повреждена" или "Двойное освобождение", если вы перезаписываете их или освобождаете их дважды.
Заполнение (чтобы сделать выделение более эффективным) - вот почему вы иногда можете написать немного за пределами запрошенного пространства, не вызывая проблем (тем не менее, не делайте этого, это неопределенное поведение и просто потому, что оно иногда работает, не ' Я имею в виду, что это нормально).
(а) Я написал реализацию malloc во встроенных системах, где вы получили 128 байтов независимо от того, что вы запрашивали (это был размер самой большой структуры в системе), предполагая, что вы запрашивали 128 байтов или меньше (запросы на большее будут удовлетворяться с возвращаемым значением NULL). Очень простая битовая маска (т. Е. Не встроенная) использовалась, чтобы решить, был ли выделен фрагмент размером 128 байт или нет.
Другие, которые я разработал, имели разные пулы для 16-байтовых блоков, 64-байтовых блоков, 256-байтовых блоков и блоков размером 1 КБ, опять же с использованием битовой маски, чтобы определить, какие блоки были использованы или доступны.
Оба эти варианта позволили сократить накладные расходы на учетную информацию и увеличить скорость malloc а также free (не нужно объединять соседние блоки при освобождении), особенно важно в среде, в которой мы работали.
От comp.lang.c Список часто задаваемых вопросов: как free знает, сколько байтов освобождается?
Реализация malloc / free запоминает размер каждого блока по мере его выделения, поэтому нет необходимости напоминать о размере при освобождении. (Как правило, размер хранится рядом с выделенным блоком, поэтому вещи обычно ломаются, если границы выделенного блока даже немного превышены)
Этот ответ перемещен из Как free() знает, сколько памяти нужно освободить? где я был резко лишен возможности ответить дублирующим вопросом. Этот ответ должен соответствовать этому дубликату:
Для случая mallocраспределитель кучи хранит отображение исходного возвращенного указателя на соответствующие детали, необходимые для freeпамять позже. Обычно это включает в себя сохранение размера области памяти в любой форме, относящейся к используемому распределителю, например, необработанный размер, или узел в двоичном дереве, используемом для отслеживания распределений, или подсчет используемых "единиц" памяти.
free не потерпит неудачу, если вы "переименуете" указатель или дублируете его любым способом. Однако ссылка не учитывается, а только первая free будет правильно. дополнительный frees "двойные бесплатные" ошибки.
Пытаться free любой указатель со значением, отличным от тех, которые были возвращены предыдущим mallocс, и пока еще несвободный это ошибка. Невозможно частично освободить области памяти, возвращенные из malloc,
На заметку о том, что библиотека GLib имеет функции выделения памяти, которые не сохраняют неявный размер, а затем вы просто передаете параметр size в free. Это может устранить часть накладных расходов.
Первоначальная техника заключалась в том, чтобы выделить немного больший блок и сохранить размер в начале, а затем передать приложению остальную часть блога. Дополнительное пространство содержит размер и, возможно, ссылки для объединения свободных блоков вместе для повторного использования.
Однако с этими хитростями есть определенные проблемы, такие как плохое поведение кеша и управления памятью. Использование памяти прямо в блоке приводит к ненужной загрузке страниц, а также создает грязные страницы, которые затрудняют совместное использование и копирование при записи.
Таким образом, более продвинутый метод - хранить отдельный каталог. Экзотические подходы также были разработаны, когда области памяти используют одинаковые степени двойки.
В общем случае ответ таков: для сохранения состояния выделяется отдельная структура данных.
malloc() а также free() зависят от системы / компилятора, поэтому сложно дать конкретный ответ.
Больше информации по этому другому вопросу.
Менеджер кучи сохранил объем памяти, принадлежащий выделенному блоку где-то, когда вы вызывали malloc,
Я никогда не реализовывал его сам, но думаю, что память прямо перед выделенным блоком может содержать метаинформацию.
Чтобы ответить на вторую половину вашего вопроса: да, вы можете, и довольно распространенный шаблон в C следующий:
typedef struct {
size_t numElements
int elements[1]; /* but enough space malloced for numElements at runtime */
} IntArray_t;
#define SIZE 10
IntArray_t* myArray = malloc(sizeof(intArray_t) + SIZE * sizeof(int));
myArray->numElements = SIZE;
Чтобы ответить на второй вопрос, да, вы могли бы (вроде) использовать ту же технику, что и malloc()просто присвоив первой ячейке внутри каждого массива размер массива. который позволяет отправлять массив без отправки аргумента дополнительного размера.
Память выделяется с помощью malloc () или calloc () или realloc ().
void free (void * ptr);
свободная функция не принимает размер в качестве параметра. Как функция free () узнает, сколько памяти нужно освободить, используя только указатель?
Ниже приведен наиболее распространенный способ хранения размера памяти, чтобы free () знала размер памяти, подлежащей освобождению.
Когда выделение памяти выполнено, фактическое выделенное пространство кучи на одно слово больше запрошенной памяти. Дополнительное слово используется для хранения размера выделения и позже используется free ()
Когда мы вызываем malloc, он просто потребляет больше байта из своего требования. Это более байтовое потребление содержит информацию, такую как контрольная сумма, размер и другую дополнительную информацию. Когда мы звоним бесплатно в это время, он сразу переходит к той дополнительной информации, где находит адрес, а также определяет, сколько блоков будет свободно.