Unix/Linux核心编程：brk/sbrk虚拟内存管理详解

"brk/sbrk的虚拟内存管理在Unix/Linux系统中扮演着重要的角色，它们是用于动态内存分配的底层接口。sbrk函数通过调整数据段的末尾来扩展或收缩进程的堆区，而brk函数则直接设置堆的边界。这两个函数对于理解和实现高效内存管理至关重要。 sbrk函数的使用方法如下： - 当Size参数为0时，sbrk返回当前堆的顶部地址，即上一次调用sbrk或brk后堆的结束位置。 - 如果Size大于0，sbrk会尝试分配指定大小的内存，并返回新的堆顶部地址。这将增加堆的大小，为进程提供更多的内存空间。 - 若Size小于0，sbrk会尝试释放相应大小的内存，减小堆的大小。但是，值得注意的是，内存的释放并不一定导致物理内存的立即归还给系统，只有当释放的空间刚好构成一个完整的页面时，该页面的映射才会被解除。 brk函数与sbrk类似，但它直接设定堆的边界。当传入一个void*指针作为参数时，brk试图将堆的结束地址设置为此指针的值。成功时返回0，失败则返回-1。brk的使用更直接，可以用来精确控制堆的边界，而不仅仅是增加或减少固定大小的内存。 在Unix/Linux环境中，内存管理不仅涉及程序的数据存储，还涉及到各种设备的交互。如文件`/dev/console`，它是系统控制台的表示，用于输出错误和诊断信息。而在没有控制终端的进程中，如通过cron运行的进程，无法打开`/dev/tty`。`/dev/tty`是一个特殊设备文件，它为具有控制终端的进程提供了直接向用户输出信息的能力，不受标准输出重定向的影响。 另外，信号（Signals）在Unix/Linux中也非常重要，它们是进程间通信的一种简单形式。例如，除零错误、用户中断请求（如通过Ctrl+C发送SIGINT信号）、子进程终止、定时器或闹钟到期、同一进程的kill或raise调用，以及来自其他进程的kill调用，都会引发相应的信号。这些信号可用于程序错误处理、用户交互和进程协调。 理解brk/sbrk的内存管理机制，以及如何与系统设备和信号机制交互，是Unix/Linux核心编程的基础，对于编写高效、健壮的系统级代码至关重要。