Основы программирования в Linux, Мэтью Нейл

Основы программирования в Linux

на обложку

Мэтью Нейл

Шрифт:

}

Вы получите следующий результат:

$ ./memory5b

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.

#include <stdlib.h>

void free(void *ptr_to_memory);

Вызов

free

следует выполнять только с указателем на память, выделенную с помощью вызова

malloc

calloc

или

realloc

. Очень скоро вы встретитесь с функциями

calloc

realloc

. А сейчас выполните упражнение 7.6.

Упражнение 7.6. Освобождение памяти

Эта программа называется memory6.c.

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#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("Memory allocated and freed again\n");

exit_code = EXIT_SUCCESS;

}

exit(exit_code);

}

Вывод программы следующий:

$ ./memory6

Memory allocated and freed again

Как это работает

Эта программа просто показывает, как вызвать функцию

free

с указателем, направленным на предварительно выделенную область памяти.

Примечание

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

realloc

применяются не так часто, как

malloc

free

Далее приведены их прототипы:

#include <stdlib.h>

void *calloc(size_t number_of_elements, size_t element_size);

void *realloc(void *existing_memozy, size_t new_size);

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

Другая проблема, за которой нужно следить, заключается в том, что функция

realloc

возвращает пустой указатель при невозможности изменить размер блока памяти. Это означает, что в приложениях следует избегать кода, подобного приведенному далее:

my_ptr = malloc(BLOCK_SIZE);

...

my_ptr = realloc(my_ptr, BLOCK_SIZE * 10);

Если

realloc

завершится аварийно, она вернет пустой указатель; переменная

my_ptr

будет указывать в никуда и к первоначальной области памяти, выделенной функцией

malloc

, больше нельзя будет обратиться с помощью указателя

my_ptr

. Следовательно, было бы полезно сначала запросить новый блок памяти с помощью

malloc

, а затем скопировать данные из старого блока памяти в новый блок с помощью функции

memcpy

и освободить старый блок памяти вызовом

free

. При возникновении ошибки это позволит приложению сохранить доступ к данным, хранящимся в первоначальном блоке памяти, возможно, на время организации корректного завершения программы.