在 1G 内存的计算机中能否 malloc(1.2G)

以你之姓@ 2023-01-19 09:44 146阅读 0赞

> 作者：牛客192239号  
> 链接：[https://www.nowcoder.com/discuss/20610?type=0&order=0&pos=6&page=1][https_www.nowcoder.com_discuss_20610_type_0_order_0_pos_6_page_1]  
> 来源：牛客网

# 问题：在 1G 内存的计算机中能否 malloc(1.2G) ？为什么？ #

> 【解答要点】：**malloc能够申请的空间大小与物理内存的大小没有直接关系，仅与程序的虚拟地址空间相关**。程序运行时，堆空间只是程序向操作系统申请划出来的一大块虚拟地址空间。应用程序通过malloc申请空间，得到的是在虚拟地址空间中的地址，之后程序运行所提供的物理内存是由操作系统完成的。

本题要申请空间的大小为 1.2G=2 30 × 1.2 Byte ，转换为十六进制约为 4CCC CCCC ，这个数值已经超过了 int 类型的表示范围，但还在 unsigned 的表示范围。幸运的是 malloc 函数要求的参数为 unsigned 。见下面的示例代码。

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main()
    
    {
    	char*p;
    	const unsigned k = 1024 * 1024 * 1024 * 1.2;
    	printf("%x\n", k);
    
    	p = (char *)malloc(k);
    
    	if (p != NULL)
    		printf("OK");
    	else
    		printf("error");
    
    	return 0;
    
    }

调试结果：

> 4ccccccc  
> OK

【知识拓展】malloc能够申请的空间到底能达到多大，还真是一个比较复杂的问题。想知道在一台机器上malloc能够申请的最大空间到底是多少，可以使用下面的程序进行测试。

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    unsigned maximum = 1024 * 1024 * 1024;
    int main(int argc, char *argv[])
    {
    	unsigned blocksize[] = { 1024 * 1024, 1024, 1 };
    	int i, count;
    	void* block;
    	for (i = 0; i < sizeof(blocksize) / sizeof(unsigned); i++){
    		for (count = 1; ; count++){
    			block = malloc(maximum + blocksize[i] * count);
    			if (block != NULL) {
    				maximum = maximum + blocksize[i] * count;
    				free(block);
    			}else {
    				break;
    			}
    		}
    	}
    	printf("maximum malloc size = %u bytes\n", maximum);
    	return 0;
    }

注：本机环境为VS2017+Win10，运行内存8G。运行时间超过五分钟，仍未得出结果：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x1b2xhaWh1YTIwMTg_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

原文中提到：在当前正在使用的Windows环境中，可申请的最大空间超过1.9G。

实际上，具体的数值会受到操作系统版本、程序本身的大小、用到的动态/共享库数量、大小、程序栈数量、大小等的影响，甚至每次运行的结果都可能存在差异，因为有些操作系统使用了一种叫做随机地址分布的技术，使得进程的堆空间变小。感兴趣的读者可以去研究操作系统中的相关内容。

有了以上与malloc相关的知识后，对于下面问题的答案自然就容易理解了。

> **以下关于malloc及相关概念的说法中，错误的是（ ）。**
> 
> A．内存泄露一般是指程序申请了一块内存，使用完后没有技术将这块内存释放，从而导致程序占用大量内存
> 
> B．无法通过malloc( size\_t ) 函数调用申请超过该机器物理内存大小的内存块
> 
> C．无法通过内存释放函数 free( void \* ) 直接将某块已经用完的物理内存直接还给操作系统
> 
> D．可以通过内存分配函数 malloc( size\_t ) 直接申请物理内存

选项A和C的结论是正确的，选项B和D的概念是错误的。应用程序不能直接申请物理内存，malloc申请的是虚拟空间。

[https_www.nowcoder.com_discuss_20610_type_0_order_0_pos_6_page_1]: https://www.nowcoder.com/discuss/20610?type=0&order=0&pos=6&page=1
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x1b2xhaWh1YTIwMTg_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221021/0f08a9112ff840df88052ff78fcd0c13.png