Основы программирования в Linux - Мэтью Нейл

Если вы повторите попытку, но не будете использовать библиотеку GNU С, вы обнаружите, что безадресное чтение не разрешено. Далее приведена программа memory5b.c:

#include <unistd.h>

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

int main() {

 char z = *(const char *)0;

 printf("I read from location zeron");

 exit(EXIT_SUCCESS);

}

Вы получите следующий результат:

$ <b>./memory5b</b>

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.

<b>#include &lt;stdlib.h&gt;</b>

<b>void free(void *ptr_to_memory);</b>

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.

Эта программа называется memory6.c.

#include &lt;stdlib.h&gt;

#include &lt;stdio.h&gt;

#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(&quot;Memory allocated and freed againn&quot;);

  exit_code = EXIT_SUCCESS;

 }

 exit(exit_code);

}

Вывод программы следующий:

$ <b>./memory6</b>

Memory allocated and freed again

Как это работает

Эта программа просто показывает, как вызвать функцию free с указателем, направленным на предварительно выделенную область памяти.

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:

<b>#include &lt;stdlib.h&gt;</b>

<b>void *calloc(size_t number_of_elements, size_t element_size);</b>

<b>void *realloc(void *existing_memozy, size_t new_size);</b>

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.