自定义malloc实现：目录法内存管理

"本文将介绍如何使用目录法实现C语言中的`malloc`函数。通过自定义内存管理机制，创建一个简单的内存分配系统，该系统模仿了`malloc`和`free`的功能。" 在C语言中，`malloc`函数是用于动态内存分配的关键函数，允许程序在运行时请求内存空间。然而，`malloc`的具体实现是由编译器和操作系统提供的，通常涉及到复杂的内存管理策略。这里，我们将探讨一种简化的`malloc`实现，称为“malloc目录法”，它使用了一个固定的内存池和一个目录表来跟踪可用内存块。 首先，定义了一些常量来配置内存池。`MEM_SIZE`表示内存池的总大小，设为10000字节；`TAB_NUM`表示目录表的长度，设为100个条目；`ARR_LENGTH`则表示数组元素的长度，这里设为102。内存池中预留了一部分空间用于存储`Block`结构体，每个`Block`代表一个内存块的信息，包括地址、大小和状态（是否已分配）。 `Block`结构体包含三个成员： 1. `void* addr`：指向内存块的起始地址。 2. `size_t size`：内存块的大小。 3. `int tag`：标记字段，0表示未分配，1表示已分配。 接下来，定义了一个全局变量`start`，它是一个字符数组，用于存储内存池，实际可用的内存空间略小于`MEM_SIZE`，因为还需为`Block`结构体分配空间。`Block* blockTab`是一个指向目录表的指针，用于记录所有内存块的状态。 `init_mem`函数初始化内存管理系统。它接收一个指向`Block`指针的指针，并将`blockTab`设置为内存池尾部的地址，这里的内存用于存储`Block`结构体。初始化第一个`Block`，其地址为`start`，大小为`MEM_SIZE`减去`TAB_NUM`个`Block`结构体占用的空间，标记为未分配（0）。 `m_malloc`函数模拟了`malloc`的行为，寻找合适的内存块进行分配。它遍历目录表，查找未分配且大小大于等于请求大小的内存块。如果找到更优的内存块（即大小刚好满足或略大于请求大小），则更新`temp`指向这个内存块。如果遍历结束后仍没有找到合适内存块，返回`NULL`表示分配失败。 `m_free`函数则对应`free`操作，接收一个已分配的内存块地址，将其标记为未分配，以便后续的内存分配。 这个简化版的`malloc`实现仅适用于较小规模的内存分配，对于大型应用程序和复杂的内存需求，可能需要更复杂的内存管理系统，如分段、分页、链表等方法来提高效率和避免内存碎片。然而，这个简单的例子有助于理解内存分配的基本原理和`malloc`、`free`函数的工作方式。