先看这张图，32位系统，寻址空间是4g，在linux下0-3G是用户模式，3-4G是内核模式。
在用户模式中有这么几个段（注意内存地址从上到下是，高地址到低地址0xc0000000-0x08048000）
（1）代码段：储存程序的二进制映像
（2）数据段：存储已经初始化的全局变量和局部静态变量
（3）bss段：存储未初始化的全局变量和局部静态变量
（4）Heap：堆空间，注意节点位置有一个标记brk（），从低地址向高地址扩展
（5）内存映射：Memory Mapping segment
（6）stack：栈空间，从高地址向低地址扩展
Linux维护一个break指针，这个指针指向堆空间的某个地址。从堆起始地址到break之间的地址空间为映射好的，可以供进程访问；而从break往上，是未映射的地址空间，如果访问这段空间则程序会报错。我们用malloc进行内存分配就是从break往上进行的。
进程所面对的虚拟内存地址空间，只有按页映射到物理内存上，才能真正的使用，由于物理存储容量的限制，整个堆虚拟内存空间不可能全部映射到实际的内存物理。
获取到break的指针，也就是内存申请的初始指针了。
系统调用sbrk（位移量）能移动brk指针的位置，同时返回brk指针的位置，来达到申请内存的目的。
系统调用brk（void* addr），可以直接把brk设置为某个地址，成功返回0，不成功返回1。rlimit限制进程堆内存容量的指针
从操作系统的角度来说，分配内存有俩种方式，一个是推进brk指针，增加堆的有效区域来申请内存空间，另一种采用mmap，在进程的虚拟地址空间中（堆和栈中间，被称为文件映射区域的地方）找一块空闲的虚拟内存。这俩种都是分配虚拟内存，只有当第一次访问虚拟地址空间时，操作系统才会给分配物理内存。
malloc是采用brk的方式动态分配内存的。
malloc函数实质是将可用的内存块连接成一个列表，即空闲链表。当调用malloc函数时，寻找一个可以大到满足用户请求所需要的内存块，然后把该内存块一分为二，一部分用来分配给用户（申请大小），另一部分（如果有的话）
返回到空闲链表上，如果找不到，就会调用sbrk()推进brk指针来申请内存空间。
搜索空闲块的算法有：
（1）首次适配：第一次找到足够大的，就分配。会产生很多的内存碎片
（2）下一次适配：第二次找到的时候，分配，这样产生的比较少。
（3）最佳适配：彻底搜索，遍历所有块，找到差值最小的块分配。
调用free函数，将用户释放的内存块连接到空闲链表上，不进行合并的话， 即使是相邻的内存块还是相当于俩个内存块，形成假碎片，释放内存后，需要将进行内存整理，相邻的小空闲块合并成较大的空闲块。
内存块的大致结构：meta区+数据区，其中meta区用来记录数据块的元信息（数据区大小，空闲标志位，指针），数据区是真实分配的内存区域，数据区的第一个字节地址就是malloc返回的地址。
隐式链表和双向链表：
其中一种是隐式链表，实际上是数组，malloc分配空间必然有一个数据结构，允许它来区分边界，区分已分配和空间的空间，数据结构中包含一个头部信息和有效载荷，有效载荷的首地址就是malloc返回的地址，可能在尾部还有填充，为了保持内存对齐。头部相当于该数据结构的元数据，其中包含了块大小和是否是空闲空间的信息，这样可以根据头地址和块大小的地址推出下一个内存块的地址，这就是隐式链表。
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还有一种实现方式则是采用显示空闲链表，这个是真正的链表形式。在之前的有效载荷中加入了之前前驱和后驱的指针，也可以称为双向链表。维护空闲链表的的方式第一种是用后进先出（LIFO），将新释放的块放置在链表的开始处。另一种方法是按照地址的顺序来维护。
如果内存不足，函数未能成功分配储存空间，会返回一个NULL指针，测试返回值是否是NULL。