malloc分配的内存地址为什么不连续？

我们在写程序中经常会用到malloc函数进行动态内存分配，但是我们有没有想过，在C语言中，向操作系统请求malloc内存空间的地址是连续的吗？

测试

每次申请一块内存空间

#include "stdio.h"
#include "stdlib.h" 

int main()
{
 
 void *addr0 = malloc(0);
 void *addr1 = malloc(1);
 void *addr2 = malloc(2);
 printf("%p\n",addr0 );

 printf("%p\n", addr1);
 printf("%p\n", addr2);

 printf("%ld\n", addr1 - addr0);
 printf("%ld\n", addr2 - addr1);
 free(addr0);
 free(addr1);
 free(addr2);
 
 return 0;
}

测试结果如下

感觉像是有个固定的间隔，这里测试结果间隔是0x20，但地址并不是连续地址，具体为什么后面我们会讲到。

用数组一次malloc 分配多个虚拟地址

#include "stdio.h"
#include "stdlib.h" 

int main()
{
  int* p;
  int i;
  p = (int *)malloc(10*sizeof(int));

  for (i = 0; i < 10; i++)
  {
    p[i] = i;
    printf("%d----%p\n", p[i],&p[i]);
  }

  getchar();
 
  return 0;
}

结果如下：

可以看出，用一次malloc申请多个（数组）地址的是连续地址 ，结果也应证了。

多次malloc 申请空间是否连续的呢？

#include "stdio.h"
#include "stdlib.h" 

int main()
{
 
  int* p;
  int i;
 
  for (i = 0; i < 1000; i++)//10、100、1000测试
  {
    p = (int*)malloc(sizeof(int));
    *p = i;

    printf("%d-----%p----%p\n", *p, p, p-1);
  }
 
  getchar();
  
  return 0;
}

循环10次结果如下

循环100次结果如下

循环1000次结果如下

测试结果

1. 我们用一次malloc申请多个（数组）地址的是连续地址 。
2. 多次malloc 申请地址，通过对每一次申请的内存空间地址和上一块地址  (p-1)作比较发现，地址并不是连续的。
3. 系统在每次malloc时，从相隔固定长度起开始分配。

为什么呢？

其实这就是内存边界对齐的问题，使用malloc分配的内存空间在虚拟地址空间上是连续的，但是转换到物理内存空间上有可能是不连续的，

对用户而言，所有内存都是虚拟的，程序并不是直接运行在物理内存上，而是运行在虚拟内存上，然后由虚拟内存转换到物理内存。

虚拟内存地址到物理内存地址进行转换时，因为有可能相邻的两个字节是在不同的物理分页上，所以不一定是连续的。

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