Операционная система UNIX
Операционная система UNIX читать книгу онлайн
Книга посвящена семейству операционных систем UNIX и содержит информацию о принципах организации, идеологии и архитектуре, объединяющих различные версии этой операционной системы.
В книге рассматриваются: архитектура ядра UNIX (подсистемы ввода/вывода, управления памятью и процессами, а также файловая подсистема), программный интерфейс UNIX (системные вызовы и основные библиотечные функции), пользовательская среда (командный интерпретатор shell, основные команды и утилиты) и сетевая поддержка в UNIX (протоколов семейства TCP/IP, архитектура сетевой подсистемы, программные интерфейсы сокетов и TLI).
Для широкого круга пользователей.
Внимание! Книга может содержать контент только для совершеннолетних. Для несовершеннолетних чтение данного контента СТРОГО ЗАПРЕЩЕНО! Если в книге присутствует наличие пропаганды ЛГБТ и другого, запрещенного контента - просьба написать на почту [email protected] для удаления материала
3. Переменные автоматического класса хранения, используемые в функциях программы, используют стек. Память для них выделяется при вызове функции и освобождается при возврате. Например:
func1() { int a; char *b; static int с = 4; ...}В данном примере переменные
аb4. Выделение памяти явно запрашивается некоторыми системными вызовами или библиотечными функциями. Например, функция malloc(3C) запрашивает выделение дополнительной памяти, которая в дальнейшем используется для динамического размещения данных. Функция ctime(3C), предоставляющая системное время в удобном формате, также требует выделения памяти для размещения строки, содержащей значения текущего времени, указатель на которую возвращается программе.
Напомним, что дополнительная память выделяется из хипа (heap) — области виртуальной памяти, расположенной рядом с сегментом данных, размер которой меняется для удовлетворения запросов на размещение. Следующий за сегментом данных адрес называется разделительным или брейк-адресом (break address). Изменение размера сегмента данных по существу заключается в изменении брейк-адреса. Для изменения его значения UNIX предоставляет процессу два системных вызова — brk(2) и sbrk(2).
#include <unistd.h>int brk(void *endds);void *sbrk(int incr);Системный вызов brk(2) позволяет установить значение брейк-адреса равным
enddsincrincr
Рис 2.11. Динамическое выделение памяти с помощью brk(2)
Существуют четыре стандартные библиотечные функции, предназначенные для динамического выделения/освобождения памяти.
#include <stdlib.h>void *malloc(size_t size);void *calloc(size_t nelem, size_t elsize);void *realloc(void *ptr, size_t size);void free(void *ptr);Функция malloc(3C) выделяет указанное аргументом
sizeФункция calloc(3C) выделяет память для указанного аргументом
nelemelsizeФункция realloc(3C) изменяет размер предварительно выделенной области памяти (увеличивает или уменьшает, в зависимости от знака аргумента
sizeФункция free(3C) освобождает память, предварительно выделенную с помощью функций malloc(3C), calloc(3C) или realloc(3C), указатель на которую передается через аргумент
ptrУказатель, возвращаемый функциями malloc(3C), calloc(3C) и realloc(3C), соответствующим образом выровнен, таким образом выделенная память пригодна для хранения объектов любых типов. Например, если наиболее жестким требованием по выравниванию в системе является размещение переменных типа double по адресам, кратным 8, то это требование будет распространено на все указатели, возвращаемыми этими функциями.
Упомянутые библиотечные функции обычно используют системные вызовы sbrk(2) или brk(2). Хотя эти системные вызовы позволяют как выделять, так и освобождать память, в случае библиотечных функций память реально не освобождается, даже при вызове free(3C). Правда, с помощью функций malloc(3C), calloc(3C) или realloc(3C) можно снова выделить и использовать эту память и снова освободить ее, но она не передается обратно ядру, а остается в пуле malloc(3C).
Для иллюстрации этого положения приведем небольшую программу, выделяющую и освобождающую память с помощью функций malloc(3C) и free(3C), соответственно. Контроль действительного значения брейк-адреса осуществляется с помощью системного вызова sbrk(2):
#include <unistd.h>#include <stdlib.h>main() { char *obrk; char *nbrk; char *naddr; /* Определим текущий брейк-адрес */ obrk = sbrk(0); printf("Текущий брейк-адрес= 0x%xn", obrk); /* Выделим 64 байта из хипа */ naddr = malloc(64); /* Определим новый брейк-адрес */ nbrk = sbrk(0); printf("Новый адрес области malloc= 0x%x," " брейк-адрес= 0х%x (увеличение на %d байтов)n", naddr, nbrk, nbrk — obrk); /* "Освободим" выделенную память и проверим, что произошло на самом деле */ free(naddr); printf("free(0x%x)n", naddr); obrk = sbrk(0); printf("Новый брейк-адрес= 0x%x (увеличение на %d байтов)n", obrk, obrk — nbrk);}Откомпилируем и запустим программу:
$ <b>a.out</b>Текущий брейк-адрес= 0x20ac0malloc(64)Новый адрес области malloc = 0x20ac8, брейк-адрес = 0x22ac0(увеличение на 8192 байтов)
