dlmalloc 2.8.3源码解析:内存管理技术探秘

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"内存分配器dlmalloc2.8.3源码浅析" 内存分配器 dlmalloc 是 Doug Lea 开发的一款高效、广泛使用的内存分配器。它以其高效的性能和灵活的设计被许多操作系统和应用程序所采用,如 Linux 系统中的 ptmalloc3。dlmalloc 的源码简洁且注释丰富,尽管整体看似易于理解,但深入了解其内部机制则需要对其中的技巧和实现细节有深入研究。 1. 边界标记法:dlmalloc 使用边界标记法来管理内存分配,即在每个分配块的前后添加特殊标记,用于检测内存越界和正确释放内存。这种方法能有效防止缓冲区溢出,提高内存安全性。 2. 分箱式内存管理:为了优化内存分配效率,dlmalloc 将内存分为多个大小不同的桶(bucket),每个桶对应一种特定大小的内存块。这种分箱策略减少了内存碎片,提高了内存利用率。 3. 核心结构体 MALLOC_STATE:这是 dlmalloc 内部维护的核心数据结构,包含了内存池的状态信息,如已分配的内存、空闲块列表、内存映射信息等。这个结构体是 dlmalloc 能够高效管理内存的关键。 4. 内存分配相关函数: - DLMALLOC:这是 dlmalloc 的主要分配函数,根据请求的大小选择合适的内存块进行分配。 - TMALLOC_SMALL:处理小块内存的分配,适用于小于一定阈值的内存请求。 - TMALLOC_LARGE:处理大块内存的分配,对于超过小块内存阈值的请求。 - SYS_ALLOC 和 MMAP_ALLOC:这两个函数分别处理系统级别的内存分配,如通过 sbrk 或 mmap 系统调用来获取额外的内存空间。 5. 内存回收相关函数: - DLFREE:负责释放内存,它会检查边界标记并合并相邻的空闲块以减少碎片。 - SYS_TRIM:这个函数用于释放系统不再需要的内存,例如在内存压力较大时,可以通知操作系统回收内存。 尽管本文档不会涵盖 dlmalloc 的所有代码,但它会重点解析一些核心技巧和实现,即使对 dlmalloc 不感兴趣的人也能从中学习到内存管理的实用技巧,并将其应用到自己的编程实践中。然而,需要注意的是,本文档在讲解过程中可能会省略一些特定环境和自定义设置的细节,读者在实际应用时需根据具体情况调整。如果发现文档中有错误或想要进一步讨论,作者鼓励读者通过邮件(lenky0401@163.com)与他联系。
2010-05-11 上传
dlmalloc是目前一个十分流行的内存分配器,其由Doug Lea(主页为http://gee.cs.oswego.edu/)从1987年开始编写,到目前为止,最新版本为2.8.3(可以从ftp://g.oswego.edu/pub/misc/malloc.c获取),由于其高效率等特点被广泛的使用(比如一些linux系统等用的就是dlmalloc或其变形,比如ptmalloc,主页为http://www.malloc.de/en/index.html)和研究(各位可以搜索关键字“GCspy”)。 dlmalloc的实现只有一个源文件(还有一个头文件),大概5000行,其内注释占了大量篇幅,由于有这么多注释存在的情况下,表面上看上去很容易懂,的确如此,在不追求细节的情况,对其大致思想的确很容易了解(没错,就只是了解而已),但是dlmalloc作为一个高品质的佳作,实现上使用了非常多的技巧,在实现细节上不花费一定的精力是没有办法深入理解其为什么这么做,这么做的好处在哪,只有当真正读懂后回味起来才发现它是如此美妙。 lenky0401个人博客将陆续推出对dlmalloc的解析(针对Doug Lea Malloc的最新版Version 2.8.3,未做说明的情况下以32位平台,8字节对齐作为假定平台环境设置考虑),由于个人水平有限,因此也不能完全保证对dlmalloc的所有理解都准备无误, 但是所有内容均出自个人的理解而并非存心妄自揣测来愚人耳目,所以如果读者发现其中有什么错误,请勿见怪,如果可以则请来信告之,并欢迎来信讨论(lenky0401@163.com)。 这一系列文章是lenky0401在看完dlmalloc的大部分代码后的再总结,不能保证对dlmalloc的整体完全把握,贴出这些只是希望可以提前收到对此有研究的网友的指点,以便在最后对这一系列文章整理而形成的PDF文档中错误能少一些。至于对于现在贴出来的内容中包含的错误给大家造成的不便提前说声抱歉。:) 描述的内容不会包含dlmalloc全部代码,但会将这其中涉及到的一些技巧尽量讲出,我相信对dlmalloc源代码不感兴趣的朋友也可以学到这些独立的技巧而使用在自己的编程实践中。:) 最后,转载请保留本博客地址连接[http://lenky0401.cublog.cn],谢谢。