malloc与free

痛定思痛。 2022-06-12 04:52 220阅读 0赞

# glibc的alloctor--ptmalloc #

ptmalloc这个内存分配器实现了malloc()和free()等函数，ptmalloc把各个不同大小的内存块以chunk这样的数据结构的形式用双向链表串起来，一个链表就是一个bin,ptmalloc共有128个bin，分为fast bins 、unsorted bins、small bins 、large bins ，当用户通过malloc申请内存的时候，如果第一次申请的内存小于128kb，ptmalloc就会申请一个128kb大小的空间初始化heap,如果第一次大于128kb就直接调用mmap()函数映射一块用户所需大小的内存，用完直接归还给os.

为了支持多线程，ptmalloc分了主分配区和非主分配区 ，主分配区可以调用brk(),mmap(),但非主分配区只能调用mmap（），线程申请内存时都要对分配区加锁，如果所有的分配区都加锁了，就该线程就自己开一个非主分配区加入环形链表中

# malloc() #

1、申请分配区的锁

2、将用户申请的大小转化为chunk大小

3、如果chunk\_size<max\_fast就在fast\_bins中分配一块出去，如果分配不成功就下一步

4、在small bins 中找一个合适的大小从链表尾部删除（插入的时候头插）

5、如果small bins中没有找到，就把fast bins 中的chunk合并加入unsorted bins 做适当的切割之后将剩余的加入small bins 或者large bins ,如果unsorted bins 没有分配成功就将其插入large bins 中，此时fast bins 和unsorted bins 已经为空

6、在large bins中查找chunk分配给用户，按照最合适的chunk分配，前面都是精确匹配，这里选择最适应的大小分配

7、如果第6步还没有分配成功就从top chunk中分配（top chunk为heap的最顶端），如果top chunk大小不够，若是主分配区就调用sbk()增加top chunk的大小，若还是分配不成功就调用mmap()函数直接映射，而非主分配区若top chunk分配不成功，就不增加top chunk大小，直接调用mmap()映射

# free（） #

1、获取分配区的锁

2、判断是否为mmap chunk，如果是就调用munmap()释放返回给os，如果chunk大于mmap()阈值并且开启了阈值动态调整机制就将阈值设为当前chunk值，并且将收缩阈值设为当前chunk的二倍

3、判断chunk\_size<max\_fast,如果是就放入fast bins中，并且不修改状态为P，如果大于就加入unsorted bins合并，并跳到第六步，如果小于并且与top chunk 相邻就加入top chunk，跳到第7步

4、看chunk后面是否为空闲chunk，是的话就合并加入unsorted bins

5、如果合并后的chunk大于 64kb就遍历fast bins 合并所有chunk，加入unsorted bins ,此时fast bins 就是为空了

6、判断合并后的chunk是否和top chunk相邻，相邻就加入top chunk

7、如果top chunk的值大于mmap()分配阈值就将一部分返回给os，留128kb（初始化后的大小）

总结：收缩堆的条件是：当合并后的chunk大于64kb并且top chunk的值大于收缩阈值时