Основы программирования в Linux

Мэтью Нейл

}

Вы получите следующий результат:

$ ./memory5b

Segmentation fault

В этот раз вы пытаетесь прочесть непосредственно из нулевого адреса. Между вами и ядром теперь нет GNU-библиотеки libc, и программа прекращает выполнение. Имейте в виду, что некоторые системы UNIX разрешают читать из нулевого адреса, ОС Linux этого не допускает.

Освобождение памяти

До сих пор мы выделяли память и затем надеялись на то, что по завершении программы использованная нами память не будет потеряна, К счастью, система управления памятью в ОС Linux вполне способна с высокой

степенью надежности гарантировать возврат памяти в систему по завершении программы. Но большинство программ просто не хотят распределять память, используют ее очень короткий промежуток времени и затем завершаются. Гораздо более распространено динамическое использование памяти по мере необходимости.

Программы, применяющие память на динамической основе, должны всегда возвращать неиспользованную память диспетчеру распределения памяти

malloc

с помощью вызова

free

. Это позволяет выделить блоки, нуждающиеся в повторном объединении, и дает возможность библиотеке

malloc

следить за памятью, вместо того, чтобы заставлять приложение управлять ею. Если выполняющаяся программа (процесс) использует, а затем освобождает память, эта освободившаяся память остается выделенной процессу. За кадром система Linux управляет блоками памяти, которые программист использует как набор физических "страниц" в памяти, размером 4 Кбайт каждая. Но если страница памяти в данный момент не используется, диспетчер управления памятью ОС Linux сможет переместить ее из оперативной памяти в область свопинга (это называется обменом страниц), где она слабо влияет на потребление ресурсов. Если программа пытается обратиться к данным на странице, которая была перенесена в область свопинга, Linux на очень короткое время приостанавливает программу, возвращает страницу обратно из области свопинга в физическую память и затем разрешает программе продолжить выполнение так, будто данные все время находились в оперативной памяти.

#include <stdlib.h>

void free(void *ptr_to_memory);

Вызов

free

следует выполнять только с указателем на память, выделенную с помощью вызова

malloc

,

calloc

или

realloc

. Очень скоро вы встретитесь с функциями

calloc

и

realloc

. А сейчас выполните упражнение 7.6.

Упражнение 7.6. Освобождение памяти

Эта программа называется memory6.c.

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#define ONE_K (1024)

int main {

 char *some_memory;

 int exit code = EXIT_FAILURE;

 some_memory = (char*)malloc(ONE_K);

 if (some_memory != NULL) {

free(some_memory);

printf("Memory allocated and freed again\n");

exit_code = EXIT_SUCCESS;

 }

 exit(exit_code);

}

Вывод программы следующий:

$ ./memory6

Memory allocated and freed again

Как это работает

Эта программа просто показывает, как вызвать функцию

free

с указателем, направленным на предварительно выделенную область памяти.

Примечание

Помните о том,

что после вызова

free

для освобождения блока памяти этот блок больше не принадлежит процессу. Он больше не управляется библиотекой

malloc

. Никогда не пытайтесь читать из области памяти или писать в область памяти, для которой была вызвана функция

free

.

Другие функции распределения памяти

Две другие функции распределения или выделения памяти

calloc

и

realloc

применяются не так часто, как

malloc

и

free

.

Далее приведены их прототипы:

#include <stdlib.h>

void *calloc(size_t number_of_elements, size_t element_size);

void *realloc(void *existing_memozy, size_t new_size);

Несмотря на то, что функция

calloc

выделяет память, которую можно освободить с помощью функции

free

, ее параметры несколько отличаются от параметров функции

malloc

: она выделяет память для массива структур и требует задания количества элементов и размера каждого элемента массива как параметров. Выделенная память заполняется нулями; и если функция

calloc

завершается успешно, возвращается указатель на первый элемент. Как и в случае функции

malloc

, последовательные вызовы не гарантируют возврата непрерывной области памяти, поэтому вы не можете увеличить длину массива, созданного функцией

calloc

, просто повторным вызовом этой функции и рассчитывать на то, что второй вызов вернет память, добавленную в конец блока памяти, полученного после первого вызова функции.

Функция

realloc

изменяет размер предварительно выделенного блока памяти. Она получает в качестве параметра указатель на область памяти, предварительно выделенную функциями

malloc

,

calloc

или

realloc

, и уменьшает или увеличивает эту область в соответствии с запросом. Функция бывает вынуждена для достижения результата в перемещении данных, поэтому важно быть уверенным в том, что к памяти, выделенной после вызова

realloc

, вы всегда обращаетесь с помощью нового указателя и никогда не используете указатель, установленный ранее до вызова функции

realloc

.

Другая проблема, за которой нужно следить, заключается в том, что функция

realloc

возвращает пустой указатель при невозможности изменить размер блока памяти. Это означает, что в приложениях следует избегать кода, подобного приведенному далее:

my_ptr = malloc(BLOCK_SIZE);

...

my_ptr = realloc(my_ptr, BLOCK_SIZE * 10);

Если

realloc

завершится аварийно, она вернет пустой указатель; переменная

my_ptr

будет указывать в никуда и к первоначальной области памяти, выделенной функцией

malloc

, больше нельзя будет обратиться с помощью указателя

my_ptr

. Следовательно, было бы полезно сначала запросить новый блок памяти с помощью

malloc

, а затем скопировать данные из старого блока памяти в новый блок с помощью функции

memcpy

и освободить старый блок памяти вызовом

free

. При возникновении ошибки это позволит приложению сохранить доступ к данным, хранящимся в первоначальном блоке памяти, возможно, на время организации корректного завершения программы.