为什么malloc不malloc？

Question

这里用一个C程序来介绍这个问题。

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

int main(int argc, char *argv[]) {
    if(argc != 2) {
        printf("Provide a number to indicate the number of bytes (in Mega)\n");
        exit(8);
    }
    int num = atoi(argv[1]);
    size_t max = num * pow(2, 18);
    printf("declared %ld ints\n", max);
    int *a = malloc(max * sizeof(int));
    while(1) {
        for(size_t i = 0; i < max; i++) {
            a[i];
        }
    }

    return 0;
}

该程序做简单的事情。它从输入中读取一个数字，例如 n，然后通过 malloc 请求 n MB 内存。

问题是当我启动程序并在终端（Linux中）中输入free时，结果发现free指示的已用内存比请求的内存小得多（如果你给出一个大的n）。

这是我输入

./a.out 1000

后 free 的输出

$ free -h
               total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            12Gi       649Mi        11Gi       0.0Ki       320Mi        11Gi
Swap:          4.0Gi          0B       4.0Gi

pmap 的更详细输出

$ pmap 18414 -x
18414:   ./a.out 1000
Address           Kbytes     RSS   Dirty Mode  Mapping
00005642164b8000       4       4       0 r---- a.out
00005642164b9000       4       4       0 r-x-- a.out
00005642164ba000       4       4       0 r---- a.out
00005642164bb000       4       4       4 r---- a.out
00005642164bc000       4       4       4 rw--- a.out
0000564218248000     132       4       4 rw---   [ anon ]
00007fa6d1b9a000 1024016      12      12 rw---   [ anon ]
00007fa71039e000     160     160       0 r---- libc.so.6
00007fa7103c6000    1620     852       0 r-x-- libc.so.6
00007fa71055b000     352     148       0 r---- libc.so.6
00007fa7105b3000      16      16      16 r---- libc.so.6
00007fa7105b7000       8       8       8 rw--- libc.so.6
00007fa7105b9000      52      20      20 rw---   [ anon ]
00007fa7105d0000       8       4       4 rw---   [ anon ]
00007fa7105d2000       8       8       0 r---- ld-linux-x86-64.so.2
00007fa7105d4000     168     168       0 r-x-- ld-linux-x86-64.so.2
00007fa7105fe000      44      44       0 r---- ld-linux-x86-64.so.2
00007fa71060a000       8       8       8 r---- ld-linux-x86-64.so.2
00007fa71060c000       8       8       8 rw--- ld-linux-x86-64.so.2
00007ffdc8b06000     136      12      12 rw---   [ stack ]
00007ffdc8b9b000      16       0       0 r----   [ anon ]
00007ffdc8b9f000       4       4       0 r-x--   [ anon ]
---------------- ------- ------- ------- 
total kB         1026776    1496     100

当我将for循环中的句子修改为

a[i] = 1;

时，事情变得有趣了。当我写入内存时，free和pmap告诉我物理内存实际上使用了1000MB。

为什么会发生这种情况？读取堆不会将新页面带到物理内存，但是“写入”呢？我怀疑这与所谓的匿名文件有关。然而，对此的讨论却很少。我没能在网上找到有用的东西。

如果有人可以提供帮助，我将非常感激。

Answer 1

函数malloc()会分配一块内存，接收到的内存块的内容并没有初始化。这意味着它只是内存管理中的一条记录。

当你只是“读”它时，我认为编译器会把它优化得一无是处。您可以通过检查汇编代码来确认。