[Linux/Windows] realloc工作步骤 它怎么知道原来内存大小的？

函数原型：

void *realloc(void *mem_address, unsigned int newsize); 

1，realloc怎么知道原来内存大小的？

realloc 函数在执行时可能会重新分配一块新的内存，并且在需要时将旧内存中的数据复制到新的内存区域。然而，realloc 并不会直接接收到原始内存块的大小，因为它只接受两个参数：一个是原来的内存地址，另一个是新的内存大小。那么，它是如何知道原内存块的大小以便进行复制的呢？

这依赖于系统的内存管理。

其实，在内存管理的实现中，分配的内存块大小通常是记录在内存分配器的内部数据结构中。通常的做法是，在分配给用户的内存块之前或之后，内存分配器会额外分配一小块空间，用来存储该块内存的元数据，其中包括了内存块的大小。

例如，当你使用 malloc 分配了一块内存时，内存分配器会在返回给你的内存地址之前预留一小部分空间（通常是几个字节），用来存储这块内存的大小和其他元数据。因此，尽管用户代码无法直接访问这些元数据，内存管理器可以通过这些元数据知道每个分配的内存块的大小。

当 realloc 被调用时，内存分配器可以通过内部管理的数据结构（可能就在给定的 mem_address 前面的一段区域）查找出原来分配的内存块的大小，然后根据情况决定是否需要分配新的内存块并复制数据。

内存分配器的典型工作流程：

1. malloc 分配内存：内存分配器会在返回给用户的内存地址之前，预留一些字节用于存储该块内存的大小和其他信息。
2. realloc 查找内存块大小：当调用 realloc 时，分配器通过查找该内存块前面的元数据，得知该内存块的大小。
3. 重新分配和复制数据：如果新大小比旧大小大且当前块无法扩展，realloc 会分配一个新的足够大的内存块，并将旧块中的数据复制到新的内存块中。

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2，realloc的内部工作步骤：

• 1），检查输入指针：
  • 如果传递的指针 mem_address 为 NULL，realloc 的行为和 malloc 类似，它会分配一块新的内存。
  • 如果 newsize 为 0，realloc 通常相当于 free，即释放传入的内存块，并返回 NULL。
• 2），查找当前内存块大小：
  • 如果 mem_address 是有效的指针，realloc 会通过内存分配器的元数据找到当前分配的内存块的大小。通常，这些元数据会存储在内存块的前面，或者通过某种全局或局部的表来记录所有分配的内存块。
• 3），判断是否需要重新分配：
  • 如果 newsize 小于或等于当前内存块的大小，通常不需要分配新的内存，直接返回原来的指针即可（可能需要调整内存分配器的元数据，更新分配的大小）。
  • 如果 newsize 大于当前内存块的大小，内存分配器会尝试在原来的位置扩展内存块。如果原来的内存块后有足够的空闲空间，那么可以在原地扩展并返回相同的指针。
• 4），分配新内存块：
  • 如果无法在原地扩展内存块（例如，后面的内存被其他数据占用），realloc 会调用 malloc 分配一块新的、大小为 newsize 的内存块。
• 5），复制旧数据到新内存块：
  • 如果 realloc 分配了新的内存块，接下来会将旧内存块中的数据复制到新内存块中。复制的大小是 min(原内存块大小, newsize)，即只复制需要的部分，以免读写越界。
• 6），释放旧内存块：
  • 在数据复制完成后，realloc 会调用 free 释放旧的内存块（如果新的内存块位于不同的位置）。
• 7）返回新内存块的地址：
  • realloc 最后会返回新分配的内存块的地址。如果分配失败，则返回 NULL，并且原内存块不变。