动态内存分配的深入研究

C语言中只能通过malloc()函数及其派生函数（即calloc(), realloc()和free()）动态申请内存。

 

malloc()函数，可以动态分配内存，且分配在堆中。

设numtype为用户需要的内存大小，则实际需要的内存大小为：numtype + mem_control_block （用户需要的内存字节数 + 一个“内存控制块”的大小）

 

实现流程：

1、顺序遍历所有内存块；

2、如果发现该块可用，并且该块大于实际需要的字节数，则将该内块的首地址返回，并标志位可用；

3、如果该块不可用，则选择下一块；

4、如果全都不可用，在调用sbrk()函数，通过操作系统分配一块内存。这时，malloc()函数将这块内存拓展在堆中。

 

 流程图：

 代码实现：

#include<stdio.h>    
/*malloc的深入研究与编程实现，此处仅为malloc函数实现，并不是完整的程序*/
/*malloc()分配内存需要在内存块中分配，则需要创建内存块结构*/
struct mem_contrl_block {
    int is_available;    //标记内存块是否可用，1为可用，0为不可用    
    int size;    //相应的内存块的大小，用于与实际需要的内存字节数进行比较

};

void *managed_memory_start;    //第一个内存块的首地址，堆底
void *last_vaild_address;    //最后一个内存块最后一块内存的末地址，堆顶
void *malloc(size_t numbytes)    //size_t应为unsigned int,在32位系统中为4个字节，在64位时为8个字节，增强其可移植性
{   
    void *current_location;    //当前所在的内存块
    struct mem_contrl_block *current_location_mcb;    //当前块的内存控制块结构  
    void *memory_location;        
    numbytpes=numbytes+sizeof(mem_contrl_block);    //实际＝用户需要＋一个内存控制块的大小    
    memory_location=NULL;   
    current_location=managed_memory_start;   
    while(current_location!=last_vaild_address)    //遍历内存控制块  
    {       
        current_loaction_mcb=(struct mem_contrl_block *)current_location;
        
        if(current_location_mcb->is_available){　　//若可用         
        if(current_location_mcb->size>=numbytes){　　//且大于实际需要的字节数              
        current_laocation_mcb->is_available=0;              
        memory_location=current_location;              
        break;         
        }
        
    }        
    current_location=current_location+current_location_mcb->size;    
    }   
    if(!memory_location){    //没有合适的内存块       
        if(sbrk(numbytes)==-1)          
            return NULL;     
        memory_location=last_vaild_address;     
        last_vaild_address=last_vaild_location_address+numbytes;     
        current_location_mcb=memory_location;     
        current_location_mcb->is_available=0;     
        current_location_location_mcb->size=numbytes; 
    }   
    memory_location=memory_location+sizeof(struct mem_control_block);
     return memory_location;

}