c++ - 程序从哪里分配内存？

Question

作为一名 C 和 C++ 程序员，我使用了 malloc 和 new 来分配内存。我只是想知道:操作系统如何分配内存？

1. 它是从 RAM 还是从硬盘或其他地方分配的？

2. 可以借用硬盘内存以防万一吗？

Answer 1

它实际上比您想象的要复杂得多。操作系统考虑“页面”中的所有内容，它将 RAM 拆分为页面，将硬盘驱动器拆分为页面。当您的程序启动时，它会检查您的可执行文件占用了多少内存，为其选择一些 RAM 页，并将这些页分配给您的程序。如果 RAM 中没有“可用”页面，它会在 RAM 中提取一些较旧的页面，并将它们保存到隐藏在某个地方的硬盘驱动器中，然后将这些页面提供给您。

当您在程序中分配内存时，程序的内存管理器将尝试在操作系统分配给它的页面中找到空闲位置。如果不够用，它会向操作系统请求更多页面，操作系统会腾出更多空间并为您的应用程序提供更多页面。

如果您的程序有一段时间未使用的页面(有时甚至是代码)，操作系统可能会将该页面保存到硬盘驱动器，并且当您的程序再次尝试使用该页面时，操作系统系统暂停您的程序，将页面重新加载到 RAM 中，然后恢复您的程序。

这是一个没有意义的图表

C++ addresses           RAM         hard drive
+------------+    +------------+  +------------+  
| 0x00010000 |\ ->| 0x00010000 |  | 0x00010000 | 
+------------+ X  +------------+  +------------+
| 0x00020000 |/ ->| 0x00020000 |  | 0x00020000 |
+------------+    +------------+  +------------+
| 0x00030000 |-->?         /----->| 0x00030000 |
+------------+            /       +------------+
| 0x00040000 |-----------/        | 0x00040000 |
+------------+
|    etc     |

所以在这段代码中，你的代码有 0x00010000-0x0002FFFF 的堆栈内存，你已经分配了一些动态内存，它在 0x0004000 中。据你所知!实际上，当您访问 0x0002000 时，操作系统会说“哦，我已经将您的页面存储在 RAM 地址 0x00010000 中”并为您读取这些值。你有一段时间没有触及 0x00040000 的页面，所以操作系统将它保存到硬盘驱动器位置 0x00030000 的硬盘驱动器，但如果你尝试使用它，会将它放入 RAM 中。操作系统还没有给你地址 0x00030000，所以如果你尝试使用它，操作系统会告诉你该地址没有任何实际页面，你会得到一个段错误(segfault)。有趣的是，当您请求像 vector 这样的大的连续 block 时，操作系统可以为您提供它发现的任何旧页面，而不必担心它们是否连续。它们看起来与您的程序相邻，这才是最重要的。

这还允许操作系统对另一个程序隐藏一个程序的内存，从而使它们无法读取或修改其他程序的内存空间。他们安全了!除了......有一些方法可以告诉操作系统在两个程序之间共享一个页面(尽管它们在每个程序中可能有不同的地址)，允许它们共享页面。 DLL 执行此操作。

实际上，情况远比这复杂。