自定义malloc与free实现解析

"这篇资源详细介绍了如何在VC2008环境下实现`malloc`和`free`这两个C语言中的内存管理函数。通过图形解释和源代码示例，展示了如何使用静态数组模拟堆，并通过`Header`数据结构来保存内存块的簿记信息。" 在C语言中，`malloc`和`free`是用于动态内存分配和释放的关键函数。这篇资源探讨了自编版本的`malloc`和`free`实现，以帮助理解它们的工作原理。 1. **内存分配策略**： - 使用大容量的静态数组模拟堆，这个数组由`note`类型的元素组成，每个元素代表一个内存块，包含簿记信息。 - `Header`结构体包含三个关键部分：指向下一个内存块的指针、当前分配空间的长度以及后面的自由空间的长度。 2. **内存布局**： - 内存块分为两部分：空间头（包含`Header`信息）和空间体（用户实际使用的部分）。 - `malloc`返回的指针总是指向空间体，而不是空间头，因为用户不应访问簿记信息。 - 当释放内存时，`free`函数需要找到对应的空间头，因此需要对用户提供的指针进行调整，通常是向前移动一个`Header`的大小。 3. **内存对齐**： - 使用`union`声明`Header`类型，可以确保内存对齐，使得内存分配符合系统要求的字节边界。 4. **`malloc`函数的实现**： - 当调用`malloc(nbytes)`时，除了请求的字节数外，还需要额外的空间来存储`Header`信息。因此，至少分配两个`Header`元素大小的空间。 - `malloc`函数的主要任务是找到足够大的空闲内存块，然后将其切分为满足用户需求的部分和剩余部分，更新簿记信息。 5. **`free`函数的实现**： - `free`函数接收指向空间体的指针，需要将其调整为指向空间头，然后将这块内存标记为可用，并链接回空闲内存链表。 通过这样的实现，我们可以更好地理解`malloc`和`free`的工作流程，以及如何手动管理内存。这对于学习C语言内存管理，优化程序性能，以及避免内存泄漏等问题具有重要意义。在实际编程中，虽然大多数时候我们会使用编译器内置的`malloc`和`free`，但理解其内部机制可以帮助我们编写更高效、更健壮的代码。