操作系统导论习题解答（14. Memory API）

Interlude: Memory API

1. Types of Memory

对于一个即将运行的C程序，有两种分配内存的方式。
第一种为stack memory，也叫做automatic memory。
当你调用 func()， 编译器做剩下的工作，确保在stack上给变量x分配内存地址。

void func () {
	int x;	// declares an integer on the satck
	...
}

另一种为heap memory，需要你自己直接为变量分配内存并最后进行多余内存清理。

void func () {
	int *x = (int *) malloc (sizeof (int));
	...
}

2. The malloc() Call

double *f = (double *) malloc (sizeof(double)); 

看一下上面这行代码，sizeof() 是在 compile time 运行，而不是 run time，故它不是函数调用。

在使用sizeof()时，你可能不会得到你想要的结果。举个例子：

int *x = malloc (10 * sizeof(int));
printf("%d\n", sizeof(x));

对于上面这两行代码，你可能想给一个数组分配10个整数，你心中想的肯定要返回数组的总大小至少为40字节（不同机器可能对于int大小设置不同）。但是最后返回的可能只有4或8个字节（int类型的大小）。
要达到你的目的，代码应该要写成如下形式：

int x[10];
printf("%d\n", sizeof(x));

还有一种情况你需要注意，就是有string类型存在时。每个string末尾都有一个'/0'字符作为结束，如果用sizeof()得到的结果把最后的结束字符算进去。

3. The free() Call

对于你自己手动为变量分配的内存地址，你就有责任当这个变量完成它的任务后释放它的内存地址。

int *x = malloc (10 * sizeof(int));
...
free(x);

4. Common Errors

4.1 Forgetting To Allocate Memory

/* mistake */
char *src = "hello";
char *dst;	// oops! unallocated
strcpy(dst, src);	// segfault and die

// correct
char *src = "hello";
char *dst = (char *) malloc (strlen(src) + 1);
strcpy(dst, src);

4.2 Not Allocating Enough Memory

char *src = "hello";
char *dst = (char *) malloc (strlen(src));	// too small!
strcpy(dst, src);

对于strlen()函数，它返回参数字符串的大小但是未计入参数字符串结尾的'/0'字符。

4.3 Forgetting to Initialize Allocated Memory

对于你想使用的每个变量，都最好初始化它的值和地址。

4.4 Free

在释放分配的内存空间时，可能会有以下四个原因造成错误：

1. Forgetting To Free Memory
2. Freeing Memory Before You Are Done With It
3. Freeing Memory Repeatedly
4. Calling free() Incorrectly

以C++语言为例子，new 和 delete 成对出现，不能多也不能少。