malloc lab

时间: 2023-12-11 11:03:44 浏览: 48
Malloc Lab是一个实验项目,要求我们实现一个动态内存分配器,使其具有与标准C库中的malloc、free、realloc函数相同的功能。我们需要自行定义块的空间结构,并实现find_fit函数和place函数,这两个函数都涉及到指针的操作,需要特别注意,以避免出现BUG。 在实现动态内存分配器时,我们需要考虑以下几个方面: 1. 内存块的分配和释放:我们需要实现malloc和free函数,前者用于分配内存块,后者用于释放内存块。 2. 内存块的合并:当一个内存块被释放时,我们需要将其与相邻的空闲块合并,以便后续的内存分配。 3. 内存块的查找:在分配内存块时,我们需要查找一个合适的空闲块,以满足用户的需求。 以下是一个简单的动态内存分配器的实现,仅供参考: ```c /* Basic constants and macros */ #define WSIZE 4 /* Word and header/footer size (bytes) */ #define DSIZE 8 /* Double word size (bytes) */ #define CHUNKSIZE (1<<12) /* Extend heap by this amount (bytes) */ /* Pack a size and allocated bit into a word */ #define PACK(size, alloc) ((size) | (alloc)) /* Read and write a word at address p */ #define GET(p) (*(unsigned int *)(p)) #define PUT(p, val) (*(unsigned int *)(p) = (val)) /* Read the size and allocated fields from address p */ #define GET_SIZE(p) (GET(p) & ~0x7) #define GET_ALLOC(p) (GET(p) & 0x1) /* Given block ptr bp, compute address of its header and footer */ #define HDRP(bp) ((char *)(bp) - WSIZE) #define FTRP(bp) ((char *)(bp) + GET_SIZE(HDRP(bp)) - DSIZE) /* Given block ptr bp, compute address of next and previous blocks */ #define NEXT_BLKP(bp) ((char *)(bp) + GET_SIZE(((char *)(bp) - WSIZE))) #define PREV_BLKP(bp) ((char *)(bp) - GET_SIZE(((char *)(bp) - DSIZE))) /* Global variables */ static char *heap_listp = 0; /* Function prototypes for internal helper routines */ static void *extend_heap(size_t words); static void *coalesce(void *bp); static void *find_fit(size_t asize); static void place(void *bp, size_t asize); /* * mm_init - Initialize the memory manager */ int mm_init(void) { /* Create the initial empty heap */ if ((heap_listp = mem_sbrk(4*WSIZE)) == (void *)-1) return -1; PUT(heap_listp, 0); /* Alignment padding */ PUT(heap_listp + (1*WSIZE), PACK(DSIZE, 1)); /* Prologue header */ PUT(heap_listp + (2*WSIZE), PACK(DSIZE, 1)); /* Prologue footer */ PUT(heap_listp + (3*WSIZE), PACK(0, 1)); /* Epilogue header */ heap_listp += (2*WSIZE); /* Extend the empty heap with a free block of CHUNKSIZE bytes */ if (extend_heap(CHUNKSIZE/WSIZE) == NULL) return -1; return 0; } /* * mm_malloc - Allocate a block with at least size bytes of payload */ void *mm_malloc(size_t size) { size_t asize; /* Adjusted block size */ size_t extendsize; /* Amount to extend heap if no fit */ char *bp; /* Ignore spurious requests */ if (size == 0) return NULL; /* Adjust block size to include overhead and alignment reqs. */ if (size <= DSIZE) asize = 2*DSIZE; else asize = DSIZE * ((size + (DSIZE) + (DSIZE-1)) / DSIZE); /* Search the free list for a fit */ if ((bp = find_fit(asize)) != NULL) { place(bp, asize); return bp; } /* No fit found. Get more memory and place the block */ extendsize = MAX(asize, CHUNKSIZE); if ((bp = extend_heap(extendsize/WSIZE)) == NULL) return NULL; place(bp, asize); return bp; } /* * mm_free - Free a block */ void mm_free(void *bp) { size_t size = GET_SIZE(HDRP(bp)); PUT(HDRP(bp), PACK(size, 0)); PUT(FTRP(bp), PACK(size, 0)); coalesce(bp); } /* * mm_realloc - naive implementation of mm_realloc */ void *mm_realloc(void *ptr, size_t size) { void *newptr; size_t copySize; /* If size == 0 then this is just free, and we return NULL. */ if (size == 0) { mm_free(ptr); return 0; } /* If oldptr is NULL, then this is just malloc. */ if (ptr == NULL) { return mm_malloc(size); } newptr = mm_malloc(size); /* If realloc() fails the original block is left untouched */ if (!newptr) { return 0; } /* Copy the old data. */ copySize = GET_SIZE(HDRP(ptr)); if (size < copySize) { copySize = size; } memcpy(newptr, ptr, copySize); /* Free the old block. */ mm_free(ptr); return newptr; } /* * extend_heap - Extend heap with free block and return its block pointer */ static void *extend_heap(size_t words) { char *bp; size_t size; /* Allocate an even number of words to maintain alignment */ size = (words % 2) ? (words+1) * WSIZE : words * WSIZE; if ((long)(bp = mem_sbrk(size)) == -1) return NULL; /* Initialize free block header/footer and the epilogue header */ PUT(HDRP(bp), PACK(size, 0)); /* Free block header */ PUT(FTRP(bp), PACK(size, 0)); /* Free block footer */ PUT(HDRP(NEXT_BLKP(bp)), PACK(0, 1)); /* New epilogue header */ /* Coalesce if the previous block was free */ return coalesce(bp); } /* * coalesce - Boundary tag coalescing. Return ptr to coalesced block */ static void *coalesce(void *bp) { size_t prev_alloc = GET_ALLOC(FTRP(PREV_BLKP(bp))); size_t next_alloc = GET_ALLOC(HDRP(NEXT_BLKP(bp))); size_t size = GET_SIZE(HDRP(bp)); if (prev_alloc && next_alloc) { /* Case 1 */ return bp; } else if (prev_alloc && !next_alloc) { /* Case 2 */ size += GET_SIZE(HDRP(NEXT_BLKP(bp))); PUT(HDRP(bp), PACK(size, 0)); PUT(FTRP(bp), PACK(size,0)); } else if (!prev_alloc && next_alloc) { /* Case 3 */ size += GET_SIZE(HDRP(PREV_BLKP(bp))); PUT(FTRP(bp), PACK(size, 0)); PUT(HDRP(PREV_BLKP(bp)), PACK(size, 0)); bp = PREV_BLKP(bp); } else { /* Case 4 */ size += GET_SIZE(HDRP(PREV_BLKP(bp))) + GET_SIZE(FTRP(NEXT_BLKP(bp))); PUT(HDRP(PREV_BLKP(bp)), PACK(size, 0)); PUT(FTRP(NEXT_BLKP(bp)), PACK(size, 0)); bp = PREV_BLKP(bp); } return bp; } /* * find_fit - Find a fit for a block with asize bytes */ static void *find_fit(size_t asize) { void *bp; for (bp = heap_listp; GET_SIZE(HDRP(bp)) > 0; bp = NEXT_BLKP(bp)) { if (!GET_ALLOC(HDRP(bp)) && (asize <= GET_SIZE(HDRP(bp)))) { return bp; } } return NULL; /* No fit */ } /* * place - Place block of asize bytes at start of free block bp * and split if remainder would be at least minimum block size */ static void place(void *bp, size_t asize) { size_t csize = GET_SIZE(HDRP(bp)); if ((csize - asize) >= (2*DSIZE)) { PUT(HDRP(bp), PACK(asize, 1)); PUT(FTRP(bp), PACK(asize, 1)); bp = NEXT_BLKP(bp); PUT(HDRP(bp), PACK(csize-asize, 0)); PUT(FTRP(bp), PACK(csize-asize, 0)); } else { PUT(HDRP(bp), PACK(csize, 1)); PUT(FTRP(bp), PACK(csize, 1)); } } ```

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