Когда вызывается malloc() или new, то на самом деле вызывается какая-то win api функция?

Question

[Sasha_88]

И при удалении тоже? И вот интересно, а как сделать маленькую кучу, чтобы память выделялась в пределах этой маленькой кучи только?

Answer 1

[Станислав Макаров]

Когда вызывается malloc() или new, то на самом деле вызывается какая-то win api функция?

Нет, не всегда. В большинстве случаев не вызывается. Системный вызов осуществляется только если текущий блок, управляемый сишной кучей (т.е. сишным рантаймом) исчерпывается. Если б каждый раз делался системный вызов, вы б не дождались результатов работы вашей программы.

И при удалении тоже?

См. выше.

И вот интересно, а как сделать маленькую кучу, чтобы память выделялась в пределах этой маленькой кучи только?

Выделяете блок памяти любым из известных вам способов, декларируете функции а-ля myalloc и myfree, и реализуете один из алгоритмов управления свободным пространством в куче (например, двоичного разбиения).

В C++ можно переопределить операторы new и delete.

Comments

[Larry Underwood]

"управляемый сишной кучей (т.е. сишным рантаймом)"

Ух тыжйоптать.
А что такое сишный рантайм? И кем он управляем?

[Владимир Дубровин]

Не совсем так, зависит от реализации malloc()/free() в конкретной библиотеке libc (которая зависит от компилятора). Может быть как встроенная реализация malloc(), которая обращается к системе только для выделения полных страниц памяти (через VirtualAlloc() ), так и реализация которая использует HeapAlloc() при каждом вызове.
В debug-режиме почти всегда используется собственная реализация.

[Станислав Макаров]

Максим Ванюшкин ну книжки хорошие почитайте по Си, там написано что такое рантайм.

[Larry Underwood]

Станислав Макаров: Я, в отличие от Вас, их читал.

[Станислав Макаров]

Максим Ванюшкин вынужден заметить, что невежливо решать за других людей, что они делали, а что - нет.

Что касается используемых терминов, вот вам ссылка из MSDN: https://msdn.microsoft.com/en-us/library/59ey50w6.aspx

Если для вас это недостаточно авторитетный источник, поищите сами, я думаю вы найдете его упоминание много где. Это я про "сишный райнтайм". Вы кажется об этом спросили.

[Станислав Макаров]

Максим Ванюшкин > И кем он управляем?
И да, я нигде не писал, что сишный рантайм кем-то управляем. Я указал, что сишная куча управляется такой подсистемой, как рантайм. Вы внимательно прочли написанное? Да, я согласен с Владимир Дубровин , что моё описание не покрывает всех вариантов и случаев в различных реализациях, но тем не менее оно утверждает главное: вызов malloc это не всегда системный вызов.

[Larry Underwood]

Станислав Макаров: > И да, я нигде не писал, что сишный рантайм кем-то управляем. Я указал, что сишная куча управляется такой подсистемой, как рантайм

Вот здесь и возникает момент истины - сначала Вы мне даете ссылку на библиотеку времени выполнения, чтобы объяснить термин рантайма, в Вашем понимании, а за тем говорите по подсистеме, которую Вы называете "рантаймом".
Т.е. подменяете понятия.
Все-таки подсистема времени выполнения и библиотека времени выполнения - разные вещи.
С (как и С++) - это чисто язык, рантаймом которого может быть, в лучшем случае, операционная система (на больших платформах). Операционной системы в принципе может и не быть (программу можно запустить без всякого окружения на процессоре).

[Станислав Макаров]

Максим Ванюшкин
> Т.е. подменяете понятия.
Уточню, что и в том и в другом случае я говорил о библиотеке времени выполнения, под "подсистемой" я понимал только библиотеку, но не ОС. Я не имел в виду подсистемы ОС, так или иначе обеспечивающие выполнение пользовательских программ.

Да, я согласен, что вполне возможно пользоваться языком Си в таком режиме, что его рантаймом будет сама ОС, однако же прочём еще раз вопрос автора: "Когда вызывается malloc() или new, то на самом деле вызывается какая-то win api функция?"
Итак, мы имеем платформу Windows (точнее, конкретный API, доступный userspace-программе, а именно WinAPI), и мы имеем функцию malloc, поведение которой автор желает уточнить. Я не пытался дать автору ответ в случае запуска кода на Linux или на микроконтроллере. Это довольно непросто (дать такой ответ), и не имеет смысла в контексте поставленного вопроса и формата данного ресурса.
Насколько мне известно, в WinAPI нет функции malloc в том виде, в котором она есть в стандарте языка Си. Зато есть другие функции работы с памятью и адресным пространством процесса (их уже упомянул Владимир Дубровин ), которые следует использовать, если программа заявляет, что работает в подсистеме Win32 (т.е. пользуется WinAPI. Для других подсистем Windows, например для Native, будут другие функции).
Можно заявить, что нам требуется некий программный модуль, реализующий malloc тем или иным образом, но так, что в конце концов будут вызываться функции WinAPI. Модуль, выполняющий такую функцию, мне известен под термином "библиотека времени выполнения", он же "сишный рантайм" на жаргоне. Я согласен с Владимиром, что реализация действительно может различаться, в том числе от выбранной конфигурации при сборке, однако абсолютно точно нельзя утверждать то, о чём изначально спросил автор: то, что каждый вызов malloc это "на самом деле" вызов winapi-функции. Выражение "на самом деле" я понял как соответствие один-к-одному, т.е. как понимание malloc-а в виде некоей обертки над WinAPI-вызовом. На что я ответил - нет не всегда. И добавил, что в большинстве случаев мы будем иметь дело с такой реализацией malloc, которая сама участвует в управлении кучей и не тупо пробрасывает вызов в WinAPI. Равно как и с реализацией free.
Более того, я даже процитировал часть вопроса автора, чтобы подчеркнуть, на что конкретно я отвечаю (т.е. что я не говорю про другие ОС и тем более платформы без ОС).

Кроме того, т.к. автор спрашивал еще и про оператор new, то насколько мне известно, ни одно ядро и ни одно API операционной системы не предоставляет реализацию оператора new. Что, безусловно, логично, т.к. эта довольно высокоуровневая фича конкретного языка (C++).

Другой ответивший посчитал нужным указать, что это зависит от операционной системы. Это его право и вполне разумно. Я же думаю, что это излишне, т.к. раз автор так формулирует вопрос, то ему будет сложно переварить обобщенный ответ для различных случаев. Я думаю, что автору нужно сначала обдумать конкретный случай, а если он сочтёт нужным, задаст другой вопрос уже не в контексте конкретного API.

Вам есть что добавить?

Answer 2

[abcd0x00]

Первый раз вызывается какая-то функция операционной системы (в зависимости от системы, есть же не только Windows) и запрашивается очень большой блок (даже если запрашиваешь мало). Потом из него выделяется то, что ты запросил, и в нём же запоминается информация об этом (метаданные). При последующих вызовах этот первый блок продолжает нарезаться, пока в нём хватает памяти (может на всё время хватить). Во время освобождения памяти этот блок остаётся занятым, просто в нём какие-то места помечаются свободными для повторного использования.