Java 和 C/C++ 的一个内存分配的问题

Question

1. 假设一台运行着Linux系统的计算机有1GB内存，
2. 在C/C++中用 malloc 申请4GB会不会成功？为什么？
3. 在Java成员变量中也定义一个4GB的数组。请问会抛出异常吗，为什么？

Answer 1

c

#include<stdlib.h>
#include<string.h>

int main(void){
    long mem = 1000L*1000*1000*64;//64G, 我的机器有16G内存
  
    char* f = malloc(mem);

    memset(f,0xff, mem-1); //注释掉这一行你会成功的

    free(f);

}

gcc melloctest.c
./a.out

运行时你会看到段错误 (核心已转储)(我就不提Segmentfault,呵呵!)

java

public class Test{
    static final int mem = 1000*1000*64;//64M //java 不能用long声明数组
    public static void main(String[] args){       
        int a[][] = new int[1000][];
        
        for(int i=0;i<1000; i++)
           a[i] = new int[mem];

        a[999][mem-1]=10086;
        System.out.println(a[999][mem-1]);
    }

}

运行时你会看到

java Test
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at Test.main(Test.java:10)
    

## 结论

c: 声明没问题,分配没问题, 使用了就不行
java: 声明没问题,分配都不行,更别说使用了

Answer 2

如果环境是64位的，应该都没有问题，物理内存不够可以使用虚拟内存的（需要确认系统配置的虚拟内存是否足够大）。

对于java，还需要注意两点，一是jre版本也必须是64位的，二是启动时需要用参数指定最大内存大小，因为默认的值比较小。

如果系统是32位的，因为能够使用的最大内存只有4GB，而其中必须分一部分给操作系统使用，所以应用程序能够使用的内存通常只有1~3GB，因此是无法使用到4GB的空间的。

Answer 3

如 代码宇宙 所说，这取决于多个因素。

理论上单进程可以寻址的空间大小取决于硬件设备。

• 以我们常见的 CPU（intel 或 AMD）架构来说，32 位可以寻址 2^32 （4GB），而 64位可以寻址 2^64 （16EB）。

但实际上单进程可使用的内存空间低于理论值，它还取决于操作系统，及应用程序。

• 现代操作系统多使用 虚拟内存地址 概念，它为每一个进程分配同等大小的地址空间，而实际内容（透过地址转换）可能存在物理内存中，也可能转存到其他介质，如 windows 的虚拟内存文件，linux 的 swap 分区。当物理内存和转存介质不够用时，可能导致已经申请的内存用不了。
• 虽然每个进程都拥有独立完整的内存空间，但不是所有的空间都可以使用，操作系统通常预留部分空间，用以装载运行进程的必要组件。

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总结

在C/C++中用 malloc 申请4GB会不会成功？为什么？
在Java成员变量中也定义一个4GB的数组。请问会抛出异常吗，为什么？

1. c/c++ 在 32位系统中失败，而 64位系统成功。
2. java 参照上一条，还取决与 jvm 的最大内存限制，请查阅 java 的 -Xmx 启动参数。