在Linux操作系统中,内存管理是一个关键的系统功能。用户空间和内核空间分别使用不同的函数来申请内存。以下是用户空间和内核空间内存申请函数的详细列表:
Linux用户空间内存申请函数
1. malloc() 函数:
void* malloc(size_t size);
用于在堆区分配一块指定大小的内存空间。如果成功分配,返回一个指向这块内存的指针;否则,返回`NULL`。
2. calloc() 函数:
void* calloc(size_t num, size_t size);
分配并初始化为0的一块连续内存空间。它会为`num`个大小为`size`的对象分配内存,并将所有字节初始化为0。
3. realloc() 函数:
void* realloc(void* ptr, size_t new_size);
改变之前通过`malloc()`或`calloc()`等函数分配的内存块的大小。它可以扩大或缩小已分配的内存区域。如果内存无法重新分配,则返回`NULL`,原有的内存区域保持不变。
4. alloca() 函数(非标准库函数,某些编译器支持):
void* alloca(size_t size);
在栈上动态分配内存。它的优点是不需要手动释放,但缺点是可能导致栈溢出。
5. 使用静态存储区:
在程序开始时就为其分配了内存,由编译器自动管理,生命周期从程序开始到结束。
6. 使用全局变量和局部静态变量:
全局变量在整个程序运行期间都存在,而局部静态变量只在声明它们的函数或代码块退出后才被销毁。
请注意,在使用这些函数分配内存之后,必须确保在不再需要该内存时调用相应的内存释放函数来释放它,以避免内存泄漏。对于`malloc()`、`calloc()`和`realloc()`分配的内存,应使用`free()`函数进行释放。
Linux内核空间内存申请函数
1. kmalloc() 函数:
void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags);
分配指定大小的连续物理内存块,并返回指向该内存块的指针。`flags`参数用于控制内存分配的行为和特性。
2. vmalloc() 函数:
void *vmalloc(unsigned long size);
分配虚拟内存,而不是连续的物理内存。分配的内存可能分布在多个物理页面上,但对进程来说是连续的。
3. get_free_pages()和 __get_free_page()函数:
unsigned long get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order);
unsigned long __get_free_page(gfp_t gfp_mask);
这两个函数分别用于分配特定数量的连续物理页(以2的幂为单位)和单个物理页。`order`参数表示需要多少个连续的页,例如`order=0`代表一页。
4. alloc_pages(), __alloc_pages():
struct page *alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order);
struct page *__alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order);
与`get_free_pages()`类似,这些函数用于分配一组连续的物理页,但它们返回一个指向`struct page`结构体的指针列表。
5. alloc_page(), __alloc_page():
struct page *alloc_page(gfp_t gfp_mask);
struct page *__alloc_page(gfp_t gfp_mask);
分配一个单独的物理页,返回一个指向`struct page`的指针。
6. dma_alloc_coherent():
void *dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *dma_handle, gfp_t flag);
在设备映射区域分配一块连续的物理内存,以便于DMA传输。分配的内存对于处理器来说是可直接访问的,并且确保不会被内核抢占或迁移。
7. kzalloc():
void *kzalloc(size_t size, gfp_t flags);
类似于`kmalloc()`,但在分配内存后将其所有字节初始化为0。
8. kfree():
void kfree(const void *ptr);
释放通过上述内核内存分配函数分配的内存。
9. 其他特殊的内存分配函数
如`page_frag_cache()`、`__get_dma_pages()`等,用于满足特定场景的需求。
请注意,在使用这些函数时,应根据具体需求选择适当的内存分配函数,并遵循正确的使用规则,避免内存泄漏或其他问题。