堆内存分配

Question

如果我使用malloc()在程序中动态分配内存，但在程序运行时不释放内存，那么程序终止后会释放动态分配的内存吗？

或者如果它没有被释放，并且我一次又一次地执行相同的程序，它会每次分配不同的内存块吗？如果是这样的话，我该如何释放这些记忆呢？

注意:我能想到的一个答案是重新启动正在执行程序的机器。但是，如果我在远程机器上执行程序，而重新启动不是一种选择？

Answer 1

简短回答:一旦进程终止，任何合理的操作系统都将释放该进程分配的所有内存。因此，当您多次重新启动进程时，内存分配不会累积。

进程和内存管理通常是操作系统的职责，因此在进程终止后是否释放分配的内存实际上取决于操作系统。不同的操作系统可以以不同的方式处理内存管理。

尽管如此，任何合理的操作系统(特别是多任务操作系统)都将释放进程终止后分配的所有内存。

我认为这背后的原因是操作系统必须能够优雅地处理不规则的情况：

• 恶意程序(例如那些没有故意释放内存的程序，希望影响它们运行的系统)
• 异常程序终止(即程序意外结束，因此可能没有机会显式地free其动态分配的内存本身)

任何有价值的操作系统都必须能够处理这种情况。它必须将系统的其他部分(例如，自身和其他正在运行的进程)与错误的进程隔离开来。否则，进程的内存泄漏将传播到系统。这意味着操作系统会泄漏内存(通常被认为是错误)。

保护系统免受内存泄漏的一种方法是确保一旦进程结束，它使用的所有内存(可能还有其他资源)都会被释放。

Answer 2

当程序终止时，分配的任何内存都应该被释放，不管是静态的还是动态的。这方面的主要例外是，如果进程被分叉到另一个进程。

如果没有显式地free任何malloc内存，它将一直保持分配，直到进程终止为止。

Answer 3

即使您的操作系统在exit()上进行了清理。要退出的syscall通常由exit()函数包装。下面是一些伪代码，来自于研究几个libc实现，以演示在main()周围发生的可能导致问题的情况。

//unfortunately gcc has no builtin for stack pointer, so we use assembly
#ifdef __x86_64__
   #define STACK_POINTER "rsp"
#elif defined __i386__
   #define STACK_POINTER "esp"
#elif defined __aarch64__
   #define STACK_POINTER "x13"
#elif defined __arm__
   #define STACK_POINTER "r13"
#else
  #define STACK_POINTER "sp" //most commonly used name on other arches
#endif
char **environ;
void exit(int);
int main(int,char**,char**); 
_Noreturn void _start(void){ 
   register long *sp __asm__( STACK_POINTER ); 
   //if you don't use argc, argv or envp/environ, just remove them
   long argc = *sp;
   char **argv = (char **)(sp + 1);
   environ = (char **)(sp + argc + 1);
   //init routines for threads, dynamic linker, etc... go here
   exit(main((int)argc, argv, environ));
   __builtin_unreachable(); //or for(;;); to shut up compiler warnings
}

注意，exit是使用main的返回值调用的。在没有动态链接器或线程的静态构建中，exit()可以是一个直接内联的syscall(__NR_exit,main(...))；但是，如果您的libc使用一个包装器来执行*_fini()例程(大多数libc实现都是这样)，那么在main()终止后仍然有一个函数可调用。

恶意程序可能会LD_PRELOAD、exit()或它调用的任何例程，并将其转换为一种永远不会释放内存的僵尸进程。

即使在free()之前执行exit()，进程仍然会消耗一些内存(基本上是可执行文件的大小，在某种程度上是其他进程不使用的共享库)，但是一些操作系统可以在相同程序的后续负载中重用非malloc()ed内存，这样您就可以在没有注意到僵尸的情况下运行数月。

FWIW，大多数libc实现都有某种exit()包装，除了dietlibc (作为静态库构建时)和我只在Puppy上发布的部分静态libc.h。