malloc和堆：额外存储大小和链表信息的内存？

Question

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我有一个关于 heap 和 malloc 的简单问题：

当我们使用 malloc 分配一些内存空间，如下所示：

int *p;
p = (int*) malloc (10*sizeof(int));

实际上，在堆中分配了10个单词的空间。然而，我的问题是：

实际使用的内存空间是否真的是10个单词？

还是需要其他额外的空间来存储内存大小的值？

甚至，由于堆被构造为链表，是否还有其他的内存空间用于存储指向堆中下一个节点的地址？

- fluency03

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是的，malloc有开销。这完全取决于具体的实现方式。但通常情况下，如果程序使用较少的大型分配而不是许多小型分配，则程序将更加高效地利用内存空间。 - Lee Daniel Crocker

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这是实现定义的。然而，在任何情况下，都需要一些开销来管理已分配的内存。您可以从以下链接开始阅读：https://en.wikipedia.org/?title=Memory_management - user2249683

可能是如何使用malloc()和free()？的重复问题。 - StilesCrisis

虽然问题基本相同，但那里的答案比这里少了一些阐述。 - wallyk

4个回答

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内存分配取决于编译器库和操作系统。

这两种语言都没有规定可以分配的最大内存量。您保证的仅是所请求的大小。

因此，如果有任何额外的内存分配，它将取决于平台。

另外，分配更大的空间时可能会减少开销。

尝试编写自己的内存分配器，并查看所需内容，特别是在处理内存时。

- Thomas Matthews

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是的，实现malloc的代码可以分配比你请求的内存稍微多一点的空间，将已分配内存的大小存储在已分配内存的开始位置，然后给你一个指向下一个内存地址的指针。当你使用该指针调用free时，分配器会回到前面一点，读取缓冲区的大小，并计算需要释放多少空间。

当然，另一种可能的实现方法可以保留列表、字典或者做出完全不同的操作，只要它能提供相同的指定行为即可。

- Theodoros Chatzigiannakis

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当你使用malloc分配内存时，你只会得到一个指向该内存中第一个地址的指针，并且保证已经为你分配了这么多字节供你使用。内存分配和跟踪的细节是依赖于平台的，你无法从程序内部访问这些信息。因此，虽然可能会为开销目的分配额外的内存，但你无法以跨平台的方式使用这些知识。

- Sam Estep

当然。我简化了情况，因为考虑malloc失败的情况并不适用于这个问题。 - Sam Estep

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- wallyk · Accepted Answer

这完全取决于实现。

a) 每个已分配节点之前可能有几个字节，其中包含节点的大小、指向下一个节点的指针，以及可能是前一个节点指针和节点类型。

b) 返回的项可能除了其他分配之外没有任何东西。另一个结构在别处跟踪已分配和空闲的内容，可能通过位图或小型并行列表来完成。

c) 另一种变体提供几个固定大小块的数组。一个数组可以提供32字节块；另一个是128字节块等等。每个数组的位图管理分配。

d) 我见过的最基本的实现完全忽略了 free()（也就是说，free() 是一个无操作），并在每个 malloc() 上分配池的下一个部分。

到目前为止，最常用的现代技术是 a。变体 b 在许多文件系统中使用，如 NTFS 和 FAT。选项 c 在许多 DEC 操作系统中特别喜爱，尤其是用于内核。选项 d 被一些极简主义嵌入式环境所使用，并带有适当的警告。

在大多数实现中，请求的分配被舍入到某个自然的倍数（通常是 2、8、16 等）方便算法。因此，一系列分配的大小为 5、3、8、7、4、1 和 15 可以被视为每个 16 字节的请求。