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libc 如何与操作系统（例如，Linux 内核）通信以管理内存？具体来说，它是如何分配内存的，又是如何释放内存的？另外，在什么情况下它会分别分配和解除分配失败？

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这是一个非常笼统的问题，但我想谈谈分配失败。重要的是要意识到内存实际上是由内核在第一次访问时分配的。您在调用malloc//calloc时所做的事情realloc是在进程的虚拟地址空间内保留一些地址（通过 syscalls brk、mmap等libc）。

当我得到malloc或类似失败时（或当libc得到brk或mmap失败时），通常是因为我用尽了进程的虚拟地址空间。当没有连续的空闲地址块，没有空间扩展现有地址时，就会发生这种情况。您可以耗尽所有可用空间或达到限制 RLIMIT_AS。当使用多个线程时，这在 32 位系统上尤其常见，因为人们有时会忘记每个线程都需要它自己的堆栈。堆栈通常会消耗几兆字节，这意味着在没有更多可用地址空间之前，您只能创建几百个线程。耗尽地址空间的一个更常见的原因可能是内存泄漏。 Libc当然会尝试重用堆上的空间（由brk系统调用获得的空间）并尝试munmmap不需要的映射。但是，它不能重用未“释放”的东西。

由于分配失败，无法从进程（或作为进程一部分的 libc）中检测到物理内存不足。是的，您可以达到“过度使用限制”，但这并不意味着物理内存已全部占用。当可用物理内存不足时，内核会调用称为 OOM 杀手（Out Of Memory Killer）的特殊任务，该任务会终止一些进程以释放内存。

关于失败deallocate，我的猜测是除非你做一些愚蠢的事情，否则它不会发生。我可以想象将程序中断（堆结束）设置在其原始位置下方（通过brk系统调用）。这当然是灾难的根源。希望libc不会这样做，也没有多大意义。但这可以看作是失败的解除分配。 munmap如果您提供一些愚蠢的论点，也可能会失败，但我想不出它失败的常规原因。这并不意味着它不存在。我们必须深入挖掘 glibc/kernel 的源代码才能找到答案。

于 2012-11-23T22:32:07.003 回答
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1）它如何分配内存

libc 为 C 程序提供 malloc()。

通常，malloc从堆中分配内存，并根据需要使用 sbrk(2) 调整堆的大小。当分配大于 MMAP_THRESHOLD 字节的内存块时，glibc malloc() 实现使用 mmap(2) 将内存分配为私有匿名映射。MMAP_THRESHOLD 默认为 128 kB，但可以使用 mallopt(3) 进行调整。使用 mmap(2) 执行的分配不受 RLIMIT_DATA 资源限制的影响（请参阅 getrlimit(2)）。

这是关于 sbrk 的。

sbrk - 更改数据段大小

2) 什么情况下会分配失败

同样来自malloc

默认情况下，Linux 遵循乐观的内存分配策略。这意味着当 malloc() 返回非 NULL 时，不能保证内存确实可用。

并从proc

/proc/sys/vm/overcommit_memory
该文件包含内核虚拟内存记帐模式。值为：

0：启发式过度使用（这是默认设置）
1：总是过度使用，从不检查
2：总是检查，从不过度使用

于 2012-11-20T19:13:22.763 回答
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大多数情况下，它使用sbrk系统调用来调整数据段的大小，从而为其分配更多内存。以这种方式分配的内存通常不会释放回操作系统，因为只有当可释放的块位于数据段的末尾时才有可能这样做。

较大的块有时通过使用mmap来分配内存，并且可以通过munmap调用再次释放该内存。

于 2012-11-20T19:13:06.307 回答
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libc 如何与操作系统（例如，Linux 内核）通信以管理内存？

通过系统调用- 这是内核提供的低级 API。

具体来说，它是如何分配内存的，又是如何释放内存的？

类 Unix 系统提供“sbrk”系统调用。

另外，在什么情况下它会分别分配和解除分配失败？

例如，当没有足够的可用内存时，分配可能会失败。释放不会失败。

于 2012-11-20T19:14:53.517 回答