有没有办法在不复制数据的情况下从 C 语言的左侧缩小内存分配？

realloc或任何其他标准库函数都不允许你控制内存区域收缩的方向。 事实上，调用可能会从左侧收缩它，尽管这不是它通常的实现方式。realloc(a, 8)

解决方案 1 - 不要，只做指针算术realloc

不过，您可以使用指针算术手动执行此操作：

char *a = malloc(10);
char *b = a + 2;

// TODO: free(a), or
//       free(b - 2)

请注意，这是不允许的，因为必须使用与 或 返回的指针完全相同的指针进行调用。free(b)freemallocrealloc

解决方案 2 - 从右侧收缩，反向查看数组

另一种可能性是始终与数组进行反向交互。 而不是用 ， 来索引它。a[i]a[end - i - 1]

int end = 10;
char *a = malloc(end);
// first byte of reverse array is at a a[9]

end = 8;
a = realloc(a, end);
// first byte is now at a[7]

这样，即使我们从右边收缩，就好像我们从左边收缩一样。

当您在堆上分配某些内容时，除了用户数据之外，几乎每个实现都需要分配更多数据。你通过&朋友界面看到的字节只是用户数据。标准库/OS 实现堆分配的常用方法是首先分配段标头，然后分配数据。malloc

这意味着在段的数据部分的紧邻“左侧”（较低地址）放置标头。在标头和数据之间留出间隙没有任何意义。相反，您必须将整个内容移动到新的内存位置。

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但这些方法并不适合我的需求。

这些需求究竟是什么？使用动态内存时，我们必须注意：

• 它比在分配和初始化时静态分配的内存慢得多。
• 它总是伴随着内存开销。标头/查找表等方面的开销，处理对齐方面的开销，堆碎片方面的开销。

例如：

char *a = malloc(10);
char *b = realloc(a, 8);

总体上可能消耗的RAM内存比比我们说的要多得多。而且几乎可以肯定的是，它的速度会慢 ~100 到 1000 倍。char c[12];

调用所涉及的执行时间开销也很可能远比 / 调用昂贵。reallocmemcpymemmove

那么，您在这里要解决的实际问题是什么？

有了更多关于您的系统的信息，我们可以以更直接的方式回答这个问题（如果这是一个好主意是另一个问题）。

如果您使用的是 POSIX 系统，则可以使用 和 为此。这只有在您需要大量内存时才有意义，这些内存是页面大小的数倍并且值得释放。您可以使用 （check ） 保留内存。在不再需要它的前 N 个字节（N 必须大于一个页面）之后，您可以使用释放 M 个页面 （），之后仍然使用内存。mmap()munmap()mmap()man mmapmunmap()N>=M*pageSize

我为此做了一个简短的演示：

#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>

int main(void)
  {
    //Map pages for the memory needed
    unsigned char *t=mmap(NULL,1024*1024,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS,-1,0);
    printf("mmap returned address %p for 1MiB\n",t);
    if(!t)
      { perror("mmap"); return -1; }
    printf("Writing to the mapped pages\n");
    t[12]='A';

    printf("unmap the first 16 KiB we don't need anymore\n",t);
    if(munmap(t,16*1024)<0)
      { perror("munmap"); return -1; }
    printf("Writing after the unmapped pages, to the still mapped pages\n");
    t[16*1024+12]='A';

    #if 0 //Set to 0 when you don't want to see the segement fault
      printf("Create segment fault\n");
      t[15]='A'; //accessing the unmapped pages will cause a segment fault or any other UB.
    #endif

    printf("unmap the rest of the memory\n");
    if(munmap(t+16*1024,(1024-16)*1024)<0)
      { perror("munmap 2"); return -1; }
    printf("Test done successfully\n");
    return 0;
  }

此演示不检查页面大小，对于真正的程序，您必须获取页面大小并确保仅映射和取消映射整个页面。当您想要增加保留内存时，您也会遇到困难（确保您不会与其他页面发生冲突，...，当您的系统可用时，也许会变得方便）。对于其他具有 MMU 的非 Posix 平台，可能也有类似的解决方案。move_pages()

编辑：正如下面的评论中提到的，我已经重写了其中的一些内容（很晚，但无论如何），尤其是关于分页和好友系统的部分非常不准确。

回到主题：

尽管自己管理这样的记忆是一个有趣的想法，但我也许可以提供一些解释，为什么在大多数情况下这也是一个坏主意：

有效地管理记忆本身就是一门真正的科学。本文提供了一个很好的概述，如果您对操作系统的操作方式感兴趣，则可以进行深入探讨。

假设您有一个如下所示的内存块，其中包含先前分配的区域。

现在想象一下，一些区域不再需要并被释放（蓝色方块）。突然间，你的记忆看起来不再那么漂亮了。必须分配新的区域，释放更多的旧区域，您的记忆看起来像瑞士奶酪 - 到处都是洞 - 很快。这是内存碎片。当然 - 您可以保留一个可用内存空间列表（或类似列表），您仍然可以在其中分配，但您的实现已经变得越来越大。如果您现在尝试从左侧释放，那么您的下一个内存标头将去哪里？（在这种情况下，甚至忽略内存的压缩）

更糟糕的是：如果释放内存，如何知道该可用块旁边的内存块是否仍在使用中？还有更多的管理工作要做。如果你不这样做，你的记忆可以是自由的，但仍然像这样支离破碎：

有解决方案，但我的建议是让 malloc（） 和 realloc（） 完成它们的工作。用你所拥有的。