malloc的系统调用

TL;DR

在读这篇文章的时候你应该知道c语言的malloc是使用系统调用从操作系统申请内存的，这两个系统调用分别是brk和mmap。
/prco/$pid/maps文件
先来简单看下这个文件，这个文件会显示整个进程的地址空间分布情况。
brk
brk从内核获取内存是通过增加程序中断地址方式的，开始于start_brk,结束于brk，初始的时候两者都指向的是同一个位置。
当ASLR关闭的时候，start_brk和brk都是指向bss段的尾部的
当ASLR开启的时候，start_brk和brk初始位置是bss段的尾部加一个随机的偏移。

nice pic，a ha ：D
如上图虚拟内存地址空间分布图所示，start_brk即是堆空间的开始，brk即是堆空间的结束。
!注意，后面的测试均是关闭ASLR后测试输出，此外测试系统使用的是ubuntu14.04.1X64操作系统。
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关闭ASLR的方法
#echo 0 > /proc/sys/kernel/randomize_va_space

示例代码

/* sbrk and brk example */
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>

int main()
{
        void *curr_brk, *tmp_brk = NULL;

        printf("Welcome to sbrk example:%d\n", getpid());

        /* sbrk(0) gives current program break location */
        tmp_brk = curr_brk = sbrk(0);
        printf("Program Break Location1:%p\n", curr_brk);
        getchar();

        /* brk(addr) increments/decrements program break location */
        brk(curr_brk+4096);

        curr_brk = sbrk(0);
        printf("Program break Location2:%p\n", curr_brk);
        getchar();

        brk(tmp_brk);

        curr_brk = sbrk(0);
        printf("Program Break Location3:%p\n", curr_brk);
        getchar();

        return 0;
}

输出分析：
在brk之前，我们可以看到进程中是没有堆块的，因此 start_brk=brk=end_data=0x602000
当程序执行brk调用的时候，如下的输出，我们看到有了堆块,因此 start_brk=end_data=0x602000,此时
start_brk=end_data=0x602000
brk = 0x603000
解释一下新增加的一行：这里602000-603000就是动态分配的地址空间，对应的操作权限标志是rw-p即可读可写不可执行，私有的
000000的文件偏移是因为没有映射任何的文件，00：00 是主要/次要的设备数-由于没有映射任何文件，所以这里也是0，最后的0是inode number，还是由于没有映射任何的文件，所以这里也还是0.
mmap

malloc使用mmap来创建一个私有的匿名映射块，私有的匿名映射块主要的目的就是分配新的内存。

/* Private anonymous mapping example using mmap syscall */
#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

void static inline errExit(const char* msg)
{
        printf("%s failed. Exiting the process\n", msg);
        exit(-1);
}

int main()
{
        int ret = -1;
        printf("Welcome to private anonymous mapping example::PID:%d\n", getpid());
        printf("Before mmap\n");
        getchar();
        char* addr = NULL;
        addr = mmap(NULL, (size_t)132*1024, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
        if (addr == MAP_FAILED)
                errExit("mmap");
        printf("After mmap\n");
        getchar();

        /* Unmap mapped region. */
        ret = munmap(addr, (size_t)132*1024);
        if(ret == -1)
                errExit("munmap");
        printf("After munmap\n");
        getchar();
        return 0;
}

输出分析：
在使用mmap之前：我们注意下面的一个内存地址段
当我们通过mmap申请了132KB的空间的时候，看到如下图

b7df0000-b7e12000 其中这段虚拟内存地址就包含了我们刚刚申请到132KB大小的地址空间
其中b7df0000-b7e12000 是这个块的地址范围，对应的操作权限标志是rw-p即可读可写不可执行，私有的
000000的文件偏移是因为没有映射任何的文件，00：00 是主要/次要的设备数-由于没有映射任何文件，所以这里也是0，最后的0是inode number，还是由于没有映射任何的文件，所以这里也还是0.
当munmap之后，下面的输出我们可以看的到申请的内存被释放（变成原来的b7e11000-b7e12000），又交还给了操作系统。
其它
在64位上brk和32的结果是相同的，但是mmap的会有不同，原因暂时不明。
reference
Syscalls used by malloc.

TL;DR

/prco/$pid/maps文件

brk

mmap

其它

reference