问一个底层问题， malloc 申请得到的内存后，再 free 释放它的时候，操作系统会立即收回那块内存吗？？

V2EX = way to explore

V2EX 是一个关于分享和探索的地方

现在注册

已注册用户请登录

这是一个创建于 3514 天前的主题，其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

如题，然后下面是一个朋友给我的解答：
1）C库老老实实地待在硬盘里，没法管这事。free()是库函数，没错。可这就给许多人错觉，以为，C自己把这事给办了。空间回收和空间分配一样，涉及到两块空间：虚拟空间与物理空间。虚拟空间是进程私有的，这没事，进程可以自行了断。但物理空间一共就一块，所有的进程都共用它。如果让每个进程自行做垃圾回收，那不就乱了套了？因此，我想象，库函数free()只是通知“可以回收啦”而没有真正回收空间。
2）当虚存释放空间时，如果系统立即做实存的回收，那会把系统累死。整个系统的运作效率大大降低。因此，现代系统的垃圾回收都有一些算法。这个好比你家门口的垃圾袋，并不是你放出去，小区清洁工立即拿走的。没有一个清洁工能对小区所有业主做到这样的服务，除非她是超人或机器猫。如果系统足够聪明，能识别某进程已经僵死并回收了它所占的空间，那为啥还剩下它的PCB呢？

但是还是不太懂，而且这个不一定是唯一答案，有这方面专业的大神来解答下吗？

回收

进程

空间

31 条回复 • 2024-07-12 13:27:21 +08:00

tonyluj

2015-03-29 17:01:07 +08:00

如果是Linux，可以参考深入理解Linux内核，Slab和伙伴分配算法。

wind3110991

2015-03-29 17:01:42 +08:00

能不能理解为：
free 告诉的是 C 库，在一般的 OS 上，malloc/free 都不是 system call，而是库函数。这些空间释放不释放，是 C 库说了算，还没到 OS

hjc4869

2015-03-29 17:03:12 +08:00 via iPhone

楼主先研究一下HeapAlloc和HeapFree。另外C库本身可能有很多种实现，单纯研究malloc是什么都没有的。

wzxjohn

2015-03-29 17:06:02 +08:00

@Livid 男性使用女性头像。。。

choury

2015-03-29 17:13:23 +08:00

在linux下面实现的实现你可以参考下brk和sbrk这两个系统调用，一般free的内存是不会让操作系统收回的

damngood

2015-03-29 18:02:43 +08:00

可以直接看看 c 库的源码. 应该不同的 c 库实现的原理不会差太多. 所以可以找个小点的 c 库, 比如 musl lib c 来看一会儿也就差不多了解了.

我记得 musl lib 里 free 的时候最后是调的是 madvise syscall 来的?

fenjuly

2015-03-29 18:26:01 +08:00

我猜楼主去参加了腾讯的笔试

XiaoxiaoPu

2015-03-29 18:32:54 +08:00

《深入理解计算机系统》，第 9 章虚拟存储器，楼主看了就懂了。

DiveIntoEyes

2015-03-29 19:15:34 +08:00

just read this:
http://stackoverflow.com/questions/1119134/how-do-malloc-and-free-work

wind3110991

2015-03-29 19:37:07 +08:00

@fenjuly 不错啊，这个问题之前还真没仔细想下，看了下free函数的源代码

wind3110991

2015-03-29 19:38:24 +08:00

@wzxjohn 意思是我是人类就不能用动物做头像了？

wy315700

2015-03-29 19:39:03 +08:00

内存分配和释放那是C库的事情，

操作系统只管内存分页映射的事情，你内存怎么用他不管

kn007

2015-03-29 19:58:34 +08:00

@wind3110991 /t/62637

wwqgtxx

2015-03-29 20:03:38 +08:00 via Android

@wind3110991 这个是L大的规定，就是不准男生用女生的头像，所以(≧∇≦)

albert43

2015-03-29 20:24:00 +08:00

貌似是今天腾讯的笔试题啊，不过我没去，楼主广研那边一面之后就没消息了么？

wzxjohn

2015-03-29 20:29:09 +08:00

@wind3110991 /t/62637

nicai000

2015-03-29 20:36:59 +08:00

这题的答案是不会.

但当然不能这么肯定, 你可以自己写个操作系统和C库, 就马上回收, 咋咋地?

jonah

2015-03-29 22:16:52 +08:00 via iPhone

不会，比如C库申请了一大块内存，中间的一块释放了，而高地址有一块没释放，那么中间那块就不会还给操作系统，但用户代码申请新内存时那块还能用。

wind3110991

2015-03-29 22:41:59 +08:00

@albert43 没了－－目测被刷了

Monad

2015-03-29 22:46:32 +08:00

Google "ptmalloc2" "tcmalloc" "jemalloc" 看完源代码就懂了~
就我自己的感受来说，tcmalloc最清晰，glibc里面的ptmalloc2次之, jemalloc简直…

wind3110991

2015-03-29 23:18:11 +08:00

@jonah

结合自己写了段测试程序：
#include<stdio.h>
int main(){
unsigned char *p = (unsigned char*)malloc(4*sizeof(unsigned char));
memset(p,0,4);
strcpy((char*)p,"Hello guys! ");
printf("%s",p);
free(p);
printf("%s",p);
return 0;
}

输出时打印了两次p的字符串

然后google了c库里free的源码：

void free(void* ap)
{
Header *bp,*p,*prev;
bp=(Header*)ap-1;
for(prev=memptr,p=memptr->s.next;
(p!=bp) && (p!=memptr);prev=p,p=p->next);
if(p!=bp) return;
prev->s.freesize+=p->s.usedsize+p->s.freesize;
prev->s.next=p->s.next;
memptr=prev;
}

应该按理来说就是这个意思，os涉及物理储存的部分，c函数库是无法进行操作的，申请一块内存后，在进程结束前，c库无法在物理内存层面对内存进行直接管理
但是始终有些困惑＝＝感觉半懂半懵，我还是再研究下

HowardMei

2015-03-29 23:20:34 +08:00

记忆可能不准，仅供参考：

Stack由OS统一管理自动分配[地址有序]，Heap比较宽松自主管理[地址乱序]

不同语言对Stack/Heap使用不一样，不过基本上malloc都通过OS来操作，而free却未必会把
空间直接还给OS，也许只是按特定方式收集标记起来，适时一起归还，也许直接就归还了，
因为OS对内存管理是按照Page为单位的，你如果要归还的空间不满一个Page，OS无法处理。

具体到C语言，也是一样，要看库怎么写的，但有OS的情况下，malloc最小申请一个Page，
而free也通常不会直接释放，而是收集标记后再交给malloc归还给OS