malloc的实现原理

malloc的实现原理

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malloc到底是怎么实现的呢?

有一种做法是,把进程的内存管理交给操作系统内核去做,既然内核管理着进程的地址空间,那么如果它提供一个系统调用,可以让程序使用这个系统调用申请内存,不就可以了吗?当然这是一种理论上可行的做法,但实际上这样做的性能比较差,因为每次程序申请或者释放堆空间都需要进行系统调用。我们知道系统调用的性能开销是很大的,当程序对堆的操作比较频繁时,这样做的结果是会严重影响程序的性能的。

比较好的做法就是程序向操作系统申请一块适当大小的堆空间,然后由程序自己管理这块空间,而具体来讲,管理着堆空间分配的往往是程序的运行库。

运行库相当于是向操作系统“批发”了一块较大的堆空间,然后“零售”给程序用。当全部“售完”或程序有大量的内存需求时,再根据实际需求向操作系统“进货”。当然运行库在向程序零售堆空间时,必须管理它批发来的堆空间,不能把同一块地址出售两次,导致地址的冲突。于是运行库需要一个算法来管理堆空间,这个算法就是堆的分配算法。

glibc的malloc函数是这样处理用户的空间请求的:对于小于128KB的请求来说,它会在现有的堆空间里面,按照堆分配算法为它分配一块空间并返回;对于大于 128KB的请求来说,它会使用mmap()函数为它分配一块匿名空间,然后在这个匿名空间中为用户分配空间。

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