可以懒惰地分配静态内存吗？

Question

在C程序中有一个静态数组：

#define MAXN (1<<13)
void f() {
    static int X[MAXN];
    //...
}

在实际使用每个页面之前，Linux内核是否可以选择不将地址映射到物理内存？那么X怎么可以满0，那么当每个页面被访问时，内存是否归零？这怎么不影响程序的性能？

Answer 1

  

在实际使用每个页面之前，Linux内核是否可以选择不将地址映射到物理内存？

是的，它为所有内存执行此操作（驱动程序和内核本身使用的特殊内存除外）。

  

当X访问每个页面时，如何将内存归零？

你应该忽略这个细节。只要当你访问它时内存充满了零，我们就说它充满了零。

  

这对程序的性能有何影响？

确实如此。

Answer 2

  

在实际使用每个页面之前，Linux内核可以选择不将地址映射到物理内存吗？

是的，使用用户空间内存总是可以完成。

  

那么X怎么能充满0，访问每个页面时内存是否被清零了？

内核维护一个全为0的页面，当用户请求静态数组的新页面时（静态，因此在首次使用前全为0），内核将提供调零页面，而无权编写程序。写入数组会导致写时复制机制触发：发生页面错误，内核然后分配一个可写页面，将其映射并从最后一条指令（由于该页面而无法完成的那条指令）恢复程序故障）。请注意，置零优化会在此处更改实现细节，但是理论上是相同的。

  

这如何不影响程序性能？

程序不必在启动时将（可能）很多页面清零，内核实际上也不必拥有内存（只要您不要求，内存就可以请求比系统更多的内存）不用）。页面错误将在程序执行期间生成，但可以将其最小化，请参见mmap()和madvise()和MADV_SEQUENTIAL。请记住，Translation Lookaside Buffer不是无限的，它可以维护的条目太多。

来源：A linux memory FAQ，Introduction to Memory Management in Linux by Alan Ott