【C++内存管理】8_G2.9 std::alloc 运行模式概述

概述

• free_list 数组总计包含 [0 - 15] 16个元素，其中每个元素分别对应一条子 单 链表(embedded pointers 组织管理)
• 每条子链表分别对应管理多个内存块（内存块大小从8字节到128字节）。如，其中free_list[0]管理8字节链表，之后子链表管理的空间大小依次增加 8 字节
• 当使用者申请内存空间不是8的整数倍时，大小会被调整为8的整数倍再用对应的子链表进行管理
• 当使用者申请内存大于128字节时，调用 malloc 进行管理内存分配（malloc 意味着 cookie）

示例

第一次申请

• 客户申请30字节空间，std::alloc调整8字节对齐到32字节，对应 free_list[3] 子链表

• free_list[3] 为空，未指向可用内存块节点，调用 malloc 进行大的内存块申请（包含 cookie）

  • malloc 申请时得到的内存空间：20 x 32 字节内存块 + 20 x 32 字节战备池 pool 内存块（20数量内存块可能为经验值，由embedded pointers 组织成单链表）
• 将申请得到的第一个小内存块交给客户进行使用

第二次申请

• 客户申请72字节空间，atd::alloc 在 free_list[3] 中找到前次申请的 20 x 32 字节战备池空间可用，此空间被重新72字节分割，将第一块传给客户使用

第三次申请

• 客户申请96字节空间，std::alloc 检查 free_list 无战备池内存可用，于是为 free_list[11] 子链表调用 malloc 进行大的内存块申请【20 x 96 + 20 x 96（对应图中 memory pool）】，将第一块内存块传给客户使用

内存回收

• 根据回收的内存大小，重新挂载到对应的子链表上(embedded pointers 组织管理)

embedded pointers

下图对应上图某一子链表

union obj {
    union obj *free_list_link;
    char client_data[1];       // 源码中并未使用 client_data， 可忽略理解
}

• 嵌入式指针，借用内存块前 4 个字节管理可用内存形成单链表【无需占用额外空间，间接说明obj必须 ≥ 4 字节（地址宽度）以用来被指针借用】
• 容器每次动态分配得到的是一个指针，并不知道此内存是否都带有 cookie（即内部的内存管理方式并不影响客户的使用）