为何运行C程序时内存占用无变化？

问题场景 #

我写了一个C程序，通过命令行参数指定内存大小，用malloc分配对应内存后循环遍历数组30秒，但不管是Windows任务管理器还是Linux的free工具，都看不到程序的内存占用有变化。后来发现是缺失一行计算数组元素个数的代码，导致分配的内存根本没被实际初始化，补上后问题就解决了。

原因分析 #

这是C语言初学者很容易踩的一个坑，核心在于虚拟内存和物理内存的区别：

• malloc(b)只是向操作系统申请了一块虚拟内存地址空间，此时操作系统并没有真正把物理内存分配给你的程序
• 只有当你的程序实际访问（读/写）这块虚拟内存时，操作系统才会触发"缺页中断"，把对应的物理内存分配给程序，这时你才能在系统工具里看到内存占用变化

你之前缺失了c=b/4;这行代码，变量c的初始值是0，导致循环for(i=0;i<c;i++)完全不会执行——程序从来没碰过malloc分配的内存块，自然不会触发物理内存分配，系统工具里就看不到内存占用的变化。

代码修正与验证 #

补上c=b/4;后，c就被计算为数组的元素个数（因为int类型占4字节，总字节数b除以4就是元素数量），循环会遍历整个数组并给每个元素赋值num[i]=i，这就触发了物理内存的实际分配，此时再看任务管理器或free工具，就能看到程序的内存占用符合你指定的大小了。

修正后的完整代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>

int main(int argc, char* argv[])                  // 获取命令行传入的内存大小（MB）
{   
    int d=atoi(argv[1]), b=0, c=0, i=0;           // 将参数转为整数
    b=d*1024*1024;                                // 把MB转换为字节数
    c=b/4;                                        // 计算数组元素个数（int占4字节）
    printf("value passed to array size\n- %d",b); // 打印要分配的总字节数
    
    int *num = (int *)malloc(b);                  // 分配b字节的内存
    
    time_t sec = 30;                              // 设置循环时长为30秒
    time_t startT=time(NULL);
    while (time(NULL) - startT < sec)
    {
        for(i=0;i<c;i++)                          // 遍历数组并赋值，触发物理内存分配
        {
            num[i]=i;
        }
    }
    free(num); // 补充：释放内存，避免内存泄漏
    return 0;
}

额外提醒 #

1. 记得在程序结束前用free(num);释放内存，避免内存泄漏
2. 如果只是读未初始化的内存（比如printf("%d", num[i]);），同样会触发物理内存分配，但未初始化的内存值是随机的，不建议这么做
3. 不同系统下int的字节数可能有差异，更严谨的写法是用sizeof(int)代替硬编码的4，比如c = b / sizeof(int);

内容的提问来源于stack exchange，提问作者0x13