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c - 在 32 位 Linux 中无法耗尽物理内存

问题描述

所以我有一个有趣的基于操作系统的问题给你。在过去的几个小时里，我一直在与我认识的任何有 C 编程经验的人交谈，但似乎没有人能够就为什么会发生这种行为给出明确的答案。

我有一个故意设计为导致极端内存泄漏的程序（例如，当您在分配内存后不释放内存时会发生什么）。在 64 位操作系统（Windows、Linux 等）上，它会做它应该做的事情。它填充物理内存，然后填充操作系统的交换空间。在 Linux 中，该进程随后被操作系统终止。然而，在 Windows 中，它不是，它会继续运行。最终结果是系统崩溃。

这是代码：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

void main()
{
    while(1)
    {
        int *a;
        a = (int*)calloc(65536, 4);
    }
}

但是，如果您在 32 位 Linux 发行版上编译并运行此代码，则它对物理内存的使用完全没有影响。它使用了我分配的 4 GB RAM 的大约 1%，之后就再也没有增加。我没有要测试的 32 位 Windows 的合法副本，所以我不能确定这也发生在 32 位 Windows 上。

有人可以解释为什么使用 calloc 会填充 64 位 Linux 操作系统的物理内存，而不是 32 位 Linux 操作系统吗？

标签： cmemory-leaksoperating-system

解决方案

mallocand函数在calloc技术上并不分配内存，尽管它们的名字。它们实际上为您的程序地址空间的一部分分配了操作系统级别的读/写权限。这是一个微妙的差异，大多数时候并不相关。

正如所写的那样，这个程序只消耗地址空间。最终，calloc将开始返回 NULL 但程序将继续运行。

#include <stdlib.h>
// Note main should be int.
int main() {
    while (1) {
        // Note calloc should not be cast.
        int *a = calloc(65536, sizeof(int));
    }
}

如果您写入从 calloc 返回的地址，它将强制内核分配内存来支持这些地址。

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main() {
    size_t size = 65536 * 4;
    while (1) {
        // Allocates address space.
        void *p = calloc(size, 1);
        // Forces the address space to have allocated memory behind it.
        memset(p, 0, size);
    }
}

仅写入返回的块中的单个位置是不够的，calloc因为分配实际内存的粒度是 4 KiB（页面大小...... 4 KiB 是最常见的）。因此，您只需写入每一页即可。

64位的情况呢？

分配地址空间有一些记账开销。在 64 位系统上，您会获得 40 或 48 位的地址空间，其中大约一半可以分配给程序，即至少 8 TiB。在 32 位系统上，这达到 2 GiB 左右（取决于内核配置）。

因此，在 64 位系统上，您可以分配 ~8 TiB，而在 32 位系统上，您可以分配 ~2 GiB，而开销是导致问题的原因。malloc对或的每次调用通常都会产生少量开销calloc。

另请参阅为什么 malloc+memset 比 calloc 慢？

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