exec()改变程序镜像之后，malloc分配的内存会发生什么？

Question

我知道在Linux中调用exec()系统调用时，它将使用新的程序替换当前正在运行的进程。因此，当我复制一个新进程并运行exec()时，子进程将被新进程替换。

那么我从堆上分配的内存会发生什么？比如说，我想解析任意数量的命令并将其发送到exec()中。为了容纳这种任意数量的命令，我可能需要在某个时刻分配内存，因为我不认为我可以使用静态大小数组正确地完成这个任务，所以我很可能会使用malloc()或类似的函数。

我需要保持这些内存的分配直到执行完exec()之后，但是exec()永远不会返回。

操作系统会回收这些内存吗？

- Jonathan Sternberg

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顺便提一下，这里有一个非常相似的问题：https://dev59.com/NFDTa4cB1Zd3GeqPHC4s - sharptooth

Answer 1

当您调用fork()时，将创建调用进程的副本。这个子进程几乎与父进程完全相同，即通过malloc()分配的内存被保留，并且您可以自由地读取或修改它。但是，这些修改对于父进程来说是不可见的，因为父进程和子进程是完全独立的。

当您在子进程中调用exec()时，该子进程将被一个新进程所替代。根据execve(2)的解释：

execve() does not return on success, and the text, data, bss, and stack
of the calling process are overwritten by that of the program loaded.

通过覆写data段，exec()调用有效地回收了之前由malloc()分配的内存。

父进程不受影响。假设在调用fork()之前，在父进程中分配了内存，则该内存仍然在父进程中可用。

编辑：现代的malloc()实现使用匿名内存映射，请参见mmap(2)。根据execve(2)，内存映射在exec()调用后不会被保留，因此该内存也被回收。

- Petri Lehtinen

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这并没有解释堆发生了什么。好吧，数据段被覆盖了，但这意味着堆被破坏了，而不是被重置。 - sharptooth

堆是数据段。在简单的实现中，malloc()会使用brk()来扩展数据段并获取更多内存。当数据段被覆盖时，它的大小也会被重置，内存也被有效释放。 - Petri Lehtinen

我认为，“堆破坏”通常意味着malloc()使用的堆中的数据结构被破坏了（例如，当指针被两次释放时）。当数据段被覆盖时，就没有什么可以被破坏的了。 - Petri Lehtinen

堆如何知道没有内存可用来服务用户请求并必须调用 brk()？它使用服务数据来实现。该服务数据驻留在数据段中。对该数据进行任何操作都将导致经典的堆破坏。 - sharptooth

实际上，在现代实现中，malloc() 使用通过 mmap() 获取的匿名内存映射。根据 execve(2) 的说明，内存映射在 exec() 后不会被保留，因此也不可能出现内存泄漏。 - Petri Lehtinen

Answer 2

整个堆——分配的内存，以及malloc用于管理它的所有逻辑——都是进程映像的一部分，该映像将被替换。 对于您的进程而言，它只是消失了。 当然，系统会恢复它并进行回收利用。

- James Kanze

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栈上的内存发生了什么事？ - undefined