Что делает системный вызов brk ()?

минимальный работоспособный пример

что делает системный вызов brk ()?

просит ядро разрешить вам читать и записывать в непрерывный кусок памяти, называемый кучей.

если вы не спросите, это может сегфолт вас.

без brk:

#define _GNU_SOURCE
#include <unistd.h>

int main(void) {
    /* Get the first address beyond the end of the heap. */
    void *b = sbrk(0);
    int *p = (int *)b;
    /* May segfault because it is outside of the heap. */
    *p = 1;
    return 0;
}

С brk:

#define _GNU_SOURCE
#include <assert.h>
#include <unistd.h>

int main(void) {
    void *b = sbrk(0);
    int *p = (int *)b;

    /* Move it 2 ints forward */
    brk(p + 2);

    /* Use the ints. */
    *p = 1;
    *(p + 1) = 2;
    assert(*p == 1);
    assert(*(p + 1) == 2);

    /* Deallocate back. */
    brk(b);

    return 0;
}

протестировано на Ubuntu 14.04.

виртуальное адресное пространство визуализация

до brk:

+------+ <-- Heap Start == Heap End

после brk(p + 2):

+------+ <-- Heap Start + 2 * sizof(int) == Heap End 
|      |
| You can now write your ints
| in this memory area.
|      |
+------+ <-- Heap Start

после brk(b):

+------+ <-- Heap Start == Heap End

чтобы лучше понять адресные пространства, вы должны ознакомиться с подкачки: как работает подкачка x86?

Подробнее

brk раньше был POSIX, но он был удален в POSIX 2001, поэтому необходимость _GNU_SOURCE для доступа к glibc обертка.

удаление, скорее всего, связано с введением mmap, который является надмножеством, которое позволяет выделять несколько диапазонов и больше вариантов выделения.

внутренне ядро решает, может ли процесс иметь столько памяти, и выделяетстраницы памяти для такого использования.

brk и mmap являются общими базовыми механизмами, которые libc использует для реализации malloc в системах POSIX.

это объясняет как стек сравнивается с кучей:какова функция инструкций push / pop, используемых в регистрах в сборке x86?

можно использовать brk и sbrk себя, чтобы избежать "Мэллок накладные расходы"все всегда жалуются. Но вы не можете легко использовать этот метод в сочетании с malloc так что это подходит только тогда, когда вам не нужно free все что угодно. Кроме того, вы должны избегать любых вызовов библиотеки, которые могут использовать malloc внутренне. То есть. strlen вероятно, безопасно, но fopen наверное, нет.

вызов sbrk так же, как вы бы назвали malloc. Он возвращает указатель к текущему разрыву и увеличивает разрыв на эту сумму.

void *myallocate(int n){
    return sbrk(n);
}

пока вы не можете освободить отдельные распределения (потому что нет malloc-накладные расходы, помните), вы можете свободный все пространство по телефону brk со значением, возвращенным при первом вызове , перемотка brk.

void *memorypool;
void initmemorypool(void){
    memorypool = sbrk(0);
}
void resetmemorypool(void){
    brk(memorypool);
}

вы можете даже сложить эти регионы, отбрасывая самый последний регион путем перемотки прорыв к началу региона.

---

еще одна вещь ...

sbrk - Это также полезно в гольф-кода потому что это на 2 символа короче, чем malloc.

существует специальное обозначенное анонимное частное отображение памяти (традиционно расположенное сразу за data/bss, но современный Linux фактически настроит местоположение с помощью ASLR). В принципе, это не лучше, чем любое другое отображение, которое вы могли бы создать с помощью mmap, но Linux имеет некоторые оптимизации, которые позволяют расширить конец этого сопоставления (используя brk syscall) вверх с уменьшенной фиксируя ценой по отношению к чему mmap или mremap будет нести. Это делает его привлекательным ибо malloc реализации для использования при реализации основной кучи.

Я могу ответить на ваш второй вопрос. Функция malloc может вернуть нулевой указатель. Вот почему вы всегда проверяете наличие нулевого указателя при динамическом выделении памяти.

куча помещается последней в сегменте данных программы. brk() используется для изменения (расширения) размера кучи. Когда куча уже не может расти ни одной malloc разговора не получится.

сегмент данных-это часть памяти, которая содержит все ваши статические данные, считанные из исполняемого файла при запуске и обычно заполненные нулем.

malloc использует системный вызов brk для выделения памяти.

включить

int main(void){

char *a = malloc(10); 
return 0;
}

запустить простую программу с трассированием, он будет вызывать системы БРК.

1. системный вызов, который обрабатывает выделение памяти является sbrk(2). Это увеличивает или уменьшает адресное пространство процесса на заданное число байтов.

2. функция выделения памяти,malloc(3), реализует один конкретный тип распределения. malloc() функция, которая, вероятно, использовать sbrk() системный вызов.

системный вызов sbrk(2) на ядро выделяет дополнительный кусок пространство от имени процесса. Элемент malloc() библиотечная функция управляет этим пространством от уровень пользователя.