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03.md

File metadata and controls

263 lines (206 loc) · 7.97 KB

内存控制篇

calloc

（配置内存空间）

相关函数
malloc, free, realloc, brk

表头文件
#include <stdlib.h>

定义函数
void *calloc(size_t nmemb, size_t size);

函数说明
calloc()用来配置nmemb个相邻的内存单位, 每一单位的大小为size, 并返回指向第一个元素的指针。这和使用下列的方式效果相同:malloc(nmemb*size);不过, 在利用calloc()配置内存时会将内存内容初始化为0。

返回值
若配置成功则返回一指针, 失败则返回NULL。

范例

/* 动态配置10个struct test 空间*/
#include<stdlib.h>
struct test
{
    int a[10];
    char b[20];
}
main()
{
    struct test *ptr=calloc(sizeof(struct test),10);
}

free

（释放原先配置的内存）

相关函数
malloc, calloc, realloc, brk

表头文件
#include<stdlib.h>

定义函数
void free(void *ptr);

函数说明
参数ptr为指向先前由malloc()、calloc()或realloc()所返回的内存指针。调用free()后ptr所指的内存空间便会被收回。假若参数ptr所指的内存空间已被收回或是未知的内存地址, 则调用free()可能会有无法预期的情况发生。若参数ptr为NULL, 则free()不会有任何作用。

getpagesize

（取得内存分页大小）

相关函数
sbrk

表头文件
#include<unistd.h>

定义函数
size_t getpagesize(void);

函数说明
返回一分页的大小, 单位为字节（byte）。此为系统的分页大小, 不一定会和硬件分页大小相同。

返回值
内存分页大小。附加说明在Intel x86 上其返回值应为4096bytes。

范例

#include <unistd.h>
main()
{
    printf("page size = %d\n",getpagesize());
}

malloc

（配置内存空间）

相关函数
calloc, free, realloc, brk

表头文件
#include<stdlib.h>

定义函数
void * malloc(size_t size);

函数说明
malloc()用来配置内存空间, 其大小由指定的size决定。

返回值
若配置成功则返回一指针, 失败则返回NULL。

范例

void p = malloc(1024); /*配置1k的内存*/

mmap

（建立内存映射）

相关函数
munmap, open

表头文件
#include <unistd.h> #include <sys/mman.h>

定义函数
void *mmap(void *start, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offsize);

函数说明
mmap()用来将某个文件内容映射到内存中, 对该内存区域的存取即是直接对该文件内容的读写。参数start指向欲对应的内存起始地址, 通常设为NULL, 代表让系统自动选定地址, 对应成功后该地址会返回。参数length代表将文件中多大的部分对应到内存。

参数
prot代表映射区域的保护方式有下列组合

  • PROT_EXEC 映射区域可被执行
  • PROT_READ 映射区域可被读取
  • PROT_WRITE 映射区域可被写入
  • PROT_NONE 映射区域不能存取

参数
flags会影响映射区域的各种特性

  • MAP_FIXED 如果参数start所指的地址无法成功建立映射时, 则放弃映射, 不对地址做修正。通常不鼓励用此旗标。
  • MAP_SHARED 对映射区域的写入数据会复制回文件内, 而且允许其他映射该文件的进程共享。
  • MAP_PRIVATE 对映射区域的写入操作会产生一个映射文件的复制, 即私人的"写入时复制"（copy on write）对此区域作的任何修改都不会写回原来的文件内容。
  • MAP_ANONYMOUS 建立匿名映射。此时会忽略参数fd, 不涉及文件, 而且映射区域无法和其他进程共享。
  • MAP_DENYWRITE 只允许对映射区域的写入操作, 其他对文件直接写入的操作将会被拒绝。
  • MAP_LOCKED 将映射区域锁定住, 这表示该区域不会被置换（swap）。

在调用mmap()时必须要指定MAP_SHARED 或MAP_PRIVATE。参数fd为open()返回的文件描述词, 代表欲映射到内存的文件。参数offset为文件映射的偏移量, 通常设置为0, 代表从文件最前方开始对应, offset必须是分页大小的整数倍。

返回值
若映射成功则返回映射区的内存起始地址, 否则返回MAP_FAILED(－1), 错误原因存于errno 中。

错误代码

  • EBADF 参数fd 不是有效的文件描述词
  • EACCES 存取权限有误。如果是MAP_PRIVATE 情况下文件必须可读, 使用MAP_SHARED则要有PROT_WRITE以及该文件要能写入。
  • EINVAL 参数start、length 或offset有一个不合法。
  • EAGAIN 文件被锁住, 或是有太多内存被锁住。
  • ENOMEM 内存不足。

范例

/* 利用mmap()来读取/etc/passwd 文件内容*/
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/mman.h>
main()
{
    int fd;
    void *start;
    struct stat sb;
    fd=open("/etc/passwd",O_RDONLY); /*打开/etc/passwd*/
    fstat(fd,&sb); /*取得文件大小*/
    start=mmap(NULL,sb.st_size,PROT_READ,MAP_PRIVATE,fd,0);
    if(start == MAP_FAILED) /*判断是否映射成功*/
        return;
    printf("%s",start);
    munmap(start,sb.st_size); /*解除映射*/
    close(fd);
}

执行结果

root : x : 0 : root : /root : /bin/bash
bin : x : 1 : 1 : bin : /bin :
daemon : x : 2 : 2 :daemon : /sbin
adm : x : 3 : 4 : adm : /var/adm :
lp : x :4 :7 : lp : /var/spool/lpd :
sync : x : 5 : 0 : sync : /sbin : bin/sync :
shutdown : x : 6 : 0 : shutdown : /sbin : /sbin/shutdown
halt : x : 7 : 0 : halt : /sbin : /sbin/halt
mail : x : 8 : 12 : mail : /var/spool/mail :
news : x :9 :13 : news : /var/spool/news :
uucp : x :10 :14 : uucp : /var/spool/uucp :
operator : x : 11 : 0 :operator : /root:
games : x : 12 :100 : games :/usr/games:
gopher : x : 13 : 30 : gopher : /usr/lib/gopher-data:
ftp : x : 14 : 50 : FTP User : /home/ftp:
nobody : x :99: 99: Nobody : /:
xfs :x :100 :101 : X Font Server : /etc/xll/fs : /bin/false
gdm : x : 42 :42 : : /home/gdm: /bin/bash
kids : x : 500 :500 :/home/kids : /bin/bash

munmap

（解除内存映射）

相关函数
mmap

表头文件
#include<unistd.h> #include<sys/mman.h>

定义函数
int munmap(void *start, size_t length);

函数说明
munmap()用来取消参数start所指的映射内存起始地址, 参数length则是欲取消的内存大小。当进程结束或利用exec相关函数来执行其他程序时, 映射内存会自动解除, 但关闭对应的文件描述词时不会解除映射。

返回值
如果解除映射成功则返回0, 否则返回－1, 错误原因存于errno中错误代码EINVAL

参数
start或length 不合法。

范例
参考mmap()

realloc

（更改已配置的内存空间）

相关函数
malloc,calloc,free,brk

头立件
#include <stdlib.h>

定义函数
void *realloc (void *ptr, size_t size);

函数说明
参数ptr为指向先前由 malloc()、 calloc()或realloc()所返回的内存指针，而参数size为新配置的内存大小，其值可比原内存大或小。若参数size值较原配置空间较小，内存内容并不会改变，且返回的指针为原来内存启始地址;但若size值较原配置空间大，则 realloc()不一定会返回原先的指针，原先的内容虽不会改变，但新多出的内存则未设初值。若是参数ptr指针为NULL，此调用相当于 malloc(size);若参数size值为0，此调用相当于free(ptr);

返回值
若配置成功则返回一指针，失败则返回NULL。

范例

#include <stdlib.h>
main()
{
    char *ptr1 =malloc(11);
    char *ptr2;
    memset(ptr1, 'A', 10);
    *(ptr1+10) = '\0';
    printf("before realloc: ptr = %x [%s]\n",ptr1, ptr1);
    ptr2 = realloc(ptr1,40960);
    printf("after realloc: ptr =%x [%s]\n",ptr2, ptr2);
}

执行结果

before realloc: ptr = ae1420 [AAAAAAAAAA]
after realloc: ptr =900080 [AAAAAAAAAA]