C/C++内存管理（2）

1. 什么是虚拟内存?

因为目前程序都运行在支持多道程序的系统上，让每个程序都直接使用物理地址是相当危

险和不稳定的。很容易引发访存冲突，甚至造成系统崩溃。所以在现代计算机系统中，程

序都使用虚拟内存来取代直接使用物理内存。虚拟内存对于每个进程来说是自己独占的，

通常为4G, 进程可以独立支配这4G虚拟内存。而不用理会当前系统有多少物理内存，别的进程又是如果使用这些物理内存的。虚拟内存到物理内存的映射，以及不同进程访问物理内存的冲突，这些问题都交由操作系统和硬件去完成了。这样就大大简化了开发程序的难度，每个程序只要处理好自己的4G内存就行了。

3, 什么是交换分区，及其作用？

每个进程有自己的4G虚拟内存，通常物理内存都远远小于这些虚拟内存的和。为了节省使用物理内存，操作系统常常使用了延迟加载技术，只有当虚拟内存确实被访问的时候，才分配相应的物理内存供程序使用。另外，操作系统还会把某些暂时用不到的物理内存换出到磁盘上，然后把挪出的物理内存交给最需要的进程。当要重新使用那些被换出的数据的时候，再把它们从磁盘上换入。当然每次换入换出都是以页为单位的。用来保存换出内存数据的磁盘空间，就是交换分区。 Linux上叫Swap分区，Windows上叫虚拟内存(注意与上文提到的程序虚拟内存空间的区别)

    0xFFFFFFFF

    0xBFFFFFFF

        .

        .        用户空间(3G)

        BSS

        代码段

6．栈的大小和栈溢出

栈的大小在不同平台上设定不同，但都有一个上限，当栈的使用超过这个上限的时候，就

会触发tack overflow或者segmentation fault一类的错误。理论上堆和栈都可以占据整个虚存的3G用户空间，但栈的大小必须设置成一个适中的值，如果小了，很容易在分配栈空间的时候(主要是调用某个函数的时候)，触发栈溢出。如果栈上限设置得过大，因为属于一个进程的线程共享同一个虚存空间。所以如果每个线程使用的栈过大，则进程能创建的线程就越少。

8．什么是内存泄漏？

在堆的使用过程中，一个很重要的问题就是"内存泄漏"。也就是malloc出来的内存，在不使用之后，用户未能及时调用free释放。因为虚存没有释放，相应的物理内存也没有释放，内存泄漏的堆积最终将耗尽系统所有的内存。为了克服内存泄漏问题，Small Pointer, Garbage Collection等技术被大量的研究和使用。但最有效的办法还是在编写程序的时候时刻留意这个问题，小心处理每一次malloc操作。要注意的是，"内存泄漏"只是运行时问题，当进程结束的时候，操作系统就会收回所有分配给该进程的物理内存。

10．堆、栈对应的物理内存

不论堆和栈在使用管理上有什么不同，但他们都位于虚存空间，使用的是虚拟内存。只有

当真正使用这些分配的虚拟内存的时候，系统才会分配相应的物理内存供其使用。当堆、

栈被释放回收的时候，虚拟内存被标记为未分配，而相应的物理内存会被系统回收。

也就是当我们执行malloc的时候，整个过程应该是这样的:调用malloc()动态分配内存 --> 在malloc维护的内存堆中查找有无可用的大小合适的虚拟内存块 --> 如果没有，则用brk()，mmap()等函数向系统申请新的虚存空间。并返回合适大小的内存块给用户。--> 当真正使用的时候分配的虚存块的时候，系统将其映射到合适的物理内存。