请简述内存分配函数malloc与释放函数free的实现原理，它们是如何工作的？

解答思路：

这个问题涉及到C语言中的内存管理函数malloc和free的实现原理。在解答时，可以从以下几个方面展开：

1. malloc的实现原理：
   • malloc函数用于动态分配内存，它会向系统申请一块连续的内存空间。
   • 在实现上，malloc通常会通过调用系统的相关API（如sbrk、brk等）来扩展进程的内存空间。
   • 为了提高性能，现代的系统通常会使用内存池（heap）来管理动态分配的内存，这样可以在需要时快速分配内存。
   • malloc还需要处理内存对齐等问题，确保分配的内存满足程序的要求。
2. free的实现原理：
   • free函数用于释放之前通过malloc等函数分配的内存。
   • 在实现上，free函数会将之前分配的内存块标记为可用状态，这样其他需要分配内存的请求就可以使用这些已释放的内存。
   • 在某些实现中，free函数还会进行垃圾回收和内存整理，以优化内存的使用和布局。

最优回答：

malloc的实现原理是向系统申请一块连续的内存空间，通常通过调用系统的相关API来扩展进程的内存空间或使用内存池来管理动态分配的内存。同时，还需要处理内存对齐等问题。而free的实现原理则是将之前分配的内存块标记为可用状态，以便其他请求可以使用这些已释放的内存，并进行垃圾回收和内存整理。