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Glibc 内存申请和释放及堆连续检查

2016年08月10日 Linux 教程 暂无评论 阅读 276 次

C语言有两种内存申请方式:

1、静态申请:当你声明全局或静态变量的时候,会用到静态申请内存。静态申请的内存有固定的空间大小。空间只在程序开始的时候申请一次,并且不再释放(除非程序结束)。

2、自动申请:当你声明自动变量的时候会使用自动申请。函数参数、局部变量都属于自动变量。这些变量空间在程序执行致相关语句块申请,离开语句块时释放。

还有一种内存申请方式:动态内存申请。C语言变量并不支持动态内存申请,这一功能由库函数实现。C里面没有动态这个存储类型!!

当你需要存储一些数据,但又不知道这些数据有多大或者这些数据会不断的增加。这是后使用动态申请内存技术会非常有用。动态申请是一种显示申请行为,你必须调用相关函数或者宏,并指名申请的大小。申请到的内存空间只能使用指针访问,动态内存还会消耗额外的计算时间,使用起来颇为不便。所以除非必须自动申请和静态申请都不管用,才会考虑动态申请。当然啦,动态申请是一项很重要的技术,没了他不行。

malloc函数原型:

void *malloc(size_t size)

说明:  malloc函数申请的内存空间并不会初始化。我们需要手动使用memset函数将内存快置零。

内存对齐:malloc申请到的内存在32位系统中以8的倍数对齐,64位系统中以16的倍数对齐。如果想以一整页对齐,则需要aligned_alloc或者posix_memalign函数。

返回值:无法申请内存时,返回空指针。

memset函数原型:

void *memset(void *block, int c, size_t size)

如果你想为字符串申请内存,记得大小为长度+1——字符串的最后的空字符并没有被计入长度。

char *ptr;
...
ptr = (char *) malloc (length+1);    //强制转换

  内存释放函数(用来释放malloc申请的内存):

#include<stdlib.h>
void free(void *ptr);    //释放ptr指向的内存块
void cfree(void *ptr);    //和free一样,但提供与SunOS的兼容性。推荐使用free

如果你想调整动态申请的内存的大小,使用realloc函数,原型如下:

#include<stdlib.h>
void *realloc(void *ptr, size_t newsize)
/*如果旧的内存块后面没有足够的空间申请额外的内存,realloc会重新找一块   
*地方申请newsize大小的内存,并将旧内存复制到新内存中。
*返回值:无法申请空间时返回空指针,原内存空间无变化。
*/

申请一块干净的内存空间,我们之前使用malloc,在使用memset清空内存空间。现在我们使用calloc一步到位。

 

#include <stdlib.h>
void *calloc(size_t count, size_t eltsize)
/*等同于
void * calloc(size_t count, size_t eltsize)
{
    size_t size = count * eltsize;
    void *value = malloc(size);
    if (value != 0) memset(value, 0, size);
    return value;
}
*/

 

malloc的效率问题:

  GNU C库中,malloc实际申请的内存大小不会以2的n次方呈现,他会和周围的内存碎片合并,从而避免内存的浪费。

  如果需要申请大的内存块(大于一个页),可以使用mmap。mmap函数申请的内存实际上是内存IO映射。我们知道程序面对的是虚拟内存,虚拟内存的背后要有实际物理内存。实际物理内存可以借用辅存。内存是按页划分的,申请大于一个页的内存会有什么事情发生呢?这一页的实际物理内存会被系统锁定。那么很大的物理内存无法被其他程序利用。而我们使用mmap函数,是将虚拟内存和辅存上的文件对应,最重要的是:只有程序对对这块虚拟内存操作的时候,才会申请相应大小实际物理内存。还有个问题是碎片化,如果你申请的内存恰好在两个被使用的内存之间,而你申请的内存有很大,那剩下的空间就很小(可能谁也用不了)(个人理解)

关于内存对齐

  malloc 和realloc返回的块地址永远是8的倍数或者64位系统下16的倍数(这和之前所说的大小并不是一回事),如果你想返回更高的倍数可以使用aligned_alloc或者posix_memalign(不过多大的倍数,都必须是2的n次方)

#include<stdlib.h>
void *aligned_alloc(size_t alignment, size_t size)
/*说明*/
//申请size大小的内存块,地址为alignment的倍数(size必须为alignment的倍数)
//如果出错会设置errno,详情请man aligned_alloc
//ISO C11之后的标准支持该函数,在非POSIX系统中兼容性比posix_memalign好

#include <stdlib.h>
void *memalign(size_t boundary, size_t size)
/*说明*/
//memalign同样申请size大小的内存,返回的地址为boundary的倍数。不同的是memalign实际申请的内存大小会稍微大一些(避免内存碎片化),返回的地址实际为内存块里的一个特定边界

#include<stdlib.h>
int posix_memalign(void **memptr, size_t alignment, size_t size)
/*说明*/
//posix_memalign通过memptr返回地址,所以memptr使用了指针的指针。(应该不难理解)
//与memalign不同的地方:alignment的值必须是sizeof(void *)的正数倍,且为2的n次方。(当然所有的内存对齐申请函数的alignment都必须是2的n次方)

 

#include<stdlib.h>
void *valloc(size_t size)

/*说明*/
//等同于如下的函数
void * valloc (size_t size)
{
    return memalign(getpagesize(), size);
}

//可见,valloc申请的内存边界是以页为大小的。

想要设置内存申请的参数,可以使用mallopt函数

#include <malloc.h>
int mallopt(int param, int value);

传进的参数是一对的,param=value。详细介绍以后再写,或者查看man手册。

动态申请的内存块是堆内存,堆内存不一定是连续的。如果我们想检查其连续性可以使用mcheck函数

#include<mcheck.h>
int mcheck(void (*abortfn) (enum mcheck_status status))
/*简要说明*/
//参数:函数指针,该函数指针指向的函数需要接收mcheck_status的枚举类型。
//mcheck 在检查堆连续性时,如果发现不连续,会调用abortfn指向的函数。如果你提供的时空指针,则会使用默认函数(打印相关信息后停止程序)
//为了能让mcheck函数起作用,你需要在编译选项中添加-lmcheck选项。
//另外你也可以在gdb调试时调用mcheck函数。
//状态值:描述了不连续的类型(具体的查看手册)

Linux升级Glibc  2015-04/116472.htm

危险!GHOST(幽灵)漏洞曝光  2015-01/112496.htm

GNU glibc 爆 gethostbyname 缓冲区溢出漏洞  2015-01/112486.htm

glibc gethostbyname缓冲区溢出漏洞(CVE-2015-0235)  2015-01/112516.htm

Linux glibc幽灵漏洞测试与修复方法 2015-01/112562tm

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