Основы программирования в Linux

Если вы повторите попытку, но не будете использовать библиотеку GNU С, вы обнаружите, что безадресное чтение не разрешено. Далее приведена программа memory5b.c:
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
 
int main() {
 char z = *(const char *)0;
 printf("I read from location zero\n");
 exit(EXIT_SUCCESS);
}
Вы получите следующий результат:
$ <b>./memory5b</b>
Segmentation fault
В этот раз вы пытаетесь прочесть непосредственно из нулевого адреса. Между вами и ядром теперь нет GNU-библиотеки libc, и программа прекращает выполнение. Имейте в виду, что некоторые системы UNIX разрешают читать из нулевого адреса, ОС Linux этого не допускает.
  
Освобождение памяти
 
До сих пор мы выделяли память и затем надеялись на то, что по завершении программы использованная нами память не будет потеряна, К счастью, система управления памятью в ОС Linux вполне способна с высокой степенью надежности гарантировать возврат памяти в систему по завершении программы. Но большинство программ просто не хотят распределять память, используют ее очень короткий промежуток времени и затем завершаются. Гораздо более распространено динамическое использование памяти по мере необходимости.
Программы, применяющие память на динамической основе, должны всегда возвращать неиспользованную память диспетчеру распределения памяти 
malloc
 с помощью вызова 
free
. Это позволяет выделить блоки, нуждающиеся в повторном объединении, и дает возможность библиотеке 
malloc
 следить за памятью, вместо того, чтобы заставлять приложение управлять ею. Если выполняющаяся программа (процесс) использует, а затем освобождает память, эта освободившаяся память остается выделенной процессу. За кадром система Linux управляет блоками памяти, которые программист использует как набор физических "страниц" в памяти, размером 4 Кбайт каждая. Но если страница памяти в данный момент не используется, диспетчер управления памятью ОС Linux сможет переместить ее из оперативной памяти в область свопинга (это называется обменом страниц), где она слабо влияет на потребление ресурсов. Если программа пытается обратиться к данным на странице, которая была перенесена в область свопинга, Linux на очень короткое время приостанавливает программу, возвращает страницу обратно из области свопинга в физическую память и затем разрешает программе продолжить выполнение так, будто данные все время находились в оперативной памяти.
<b>#include &lt;stdlib.h&gt;</b>
<b>void free(void *ptr_to_memory);</b>
Вызов 
free
 следует выполнять только с указателем на память, выделенную с помощью вызова 
malloc
, 
calloc
 или 
realloc
. Очень скоро вы встретитесь с функциями 
calloc
 и 
realloc
. А сейчас выполните упражнение 7.6.
Упражнение 7.6. Освобождение памяти
Эта программа называется memory6.c.
#include &lt;stdlib.h&gt;
#include &lt;stdio.h&gt;
 
#define ONE_K (1024)
int main() {
 char *some_memory;
 int exit code = EXIT_FAILURE;
 some_memory = (char*)malloc(ONE_K);
 if (some_memory != NULL) {
  free(some_memory);
  printf(&quot;Memory allocated and freed again\n&quot;);
  exit_code = EXIT_SUCCESS;
 }
 exit(exit_code);
}
Вывод программы следующий:
$ <b>./memory6</b>
Memory allocated and freed again
Как это работает
Эта программа просто показывает, как вызвать функцию 
free
 с указателем, направленным на предварительно выделенную область памяти.
 
Примечание
 
Помните о том, что после вызова 
free
 для освобождения блока памяти этот блок больше не принадлежит процессу. Он больше не управляется библиотекой 
malloc
. Никогда не пытайтесь читать из области памяти или писать в область памяти, для которой была вызвана функция 
free
.
 
  
Другие функции распределения памяти
 
Две другие функции распределения или выделения памяти 
calloc
 и 
realloc
 применяются не так часто, как 
malloc
 и 
free
.
Далее приведены их прототипы:
<b>#include &lt;stdlib.h&gt;</b>
<b>void *calloc(size_t number_of_elements, size_t element_size);</b>
<b>void *realloc(void *existing_memozy, size_t new_size);</b>
Несмотря на то, что функция 
calloc
 выделяет память, которую можно освободить с помощью функции 
free
, ее параметры несколько отличаются от параметров функции 
malloc
: она выделяет память для массива структур и требует задания количества элементов и размера каждого элемента массива как параметров. Выделенная память заполняется нулями; и если функция 
calloc
 завершается успешно, возвращается указатель на первый элемент. Как и в случае функции 
malloc
, последовательные вызовы не гарантируют возврата непрерывной области памяти, поэтому вы не можете увеличить длину массива, созданного функцией 
calloc
, просто повторным вызовом этой функции и рассчитывать на то, что второй вызов вернет память, добавленную в конец блока памяти, полученного после первого вызова функции.
 
Функция 
realloc
 изменяет размер предварительно выделенного блока памяти. Она получает в качестве параметра указатель на область памяти, предварительно выделенную функциями 
malloc
, 
calloc
 или 
realloc
, и уменьшает или увеличивает эту область в соответствии с запросом. Функция бывает вынуждена для достижения результата в перемещении данных, поэтому важно быть уверенным в том, что к памяти, выделенной после вызова 
realloc
, вы всегда обращаетесь с помощью нового указателя и никогда не используете указатель, установленный ранее до вызова функции 
realloc
.