侯捷 - C++ Startup 揭密：C++ 程序的生前和死后 （二）

2.内存分配

先膨胀大小决定要多大内存，然后去拿内存，拿完后函数返回，然后设置区块串接。

2.1 计算分配的大小并设定值

malloc_crt：

• 调试模式——使用一般的malloc分配内存
• 非调试模式——malloc_dbg分配内存并登记一些信息（所在的FILE，LINE)。

因此，任何一个C++程序第一次分配的内存大小都是 IOINFO_ARRAY_ELTS * sizeof（ioinfo） = 256 。它用来作为_cdecl_ioinit()函数，即IO初始化。

在调试模式下，要加上上下文等相关信息，加完的长度要登记在cookie之中（图中的00000131，在之前的130的基础上需要1个bit登记状态)，最后要进行字节对齐。

100h(转化位10进制：256）+ 24h(36) + 8h(8)  = 12ch -> 130h （16的边界）。上图字节补齐的4个字节没有画出。

我们来看heap_alloc_dbg函数：

heap的客户（需要被分配内存的地方）可能是CRT本身 ，可能应用程序。在要完内存后，若小于1K，该区块将被膨胀(上文提出)，膨胀完后会去SBH挖取一块内存(后文将介绍)，然后区块将被串接起来(如下图Debug Heap 双向链表)。

heap_alloc_bae:内存门槛检查，小于1K将从SBH拿取内存，大于将从操作系统的内存池去拿（下图不小心备注错了）

 

2.2 去SBH拿取内存

在32位的电脑没有64位变量可以用，bitvGroup被分为了Hi和Lo两部分，BITVEC是unsigned int型，为32位。所以，共有[32]组，每组64bits。

作为heap的管理者，怎么去管heap的区块呢？我们都是挖一大块内存，有需要的时候切出去，当我回收的时候它们的大小是相同的：比如我给ABC3个人，它们需要不同大小的内存，它们还给我的时候，如果还的大小是一样的，我就想办法把它管理在一起，而不要散落在原始的物理的那一部分，例如我们可以使用特殊的设计将它串在一起（如上图，将内存串接起来）。

回到上图，该设计准备了64条双向链表，负责管理64种大小。当回收的时候，有相同的大小，我们就把他链在特定的某个链表上(逻辑上是连续的，物理上却不是)。

1 MegaByte，拿出其中的1/32即32K(因为其不希望一次管理太多内存)，在将32K切为8块，每块为4K。

将page放大来看：

当切出130bytes出去立马就变成了131bytes了，我们之前说过，因为它的这个设计需要1个bytes表示它的状态是给出去了还是在SBH手中。 

0xffffffff表示为-1（上下个占8个byte），用来防止链表合并。4096-8*2=4088。前面讲过希望设计大小是16的倍数，最靠近16边界的是4080，因此8bytes保留。

 

 总结：

首先，我们有16个header，每一个header管理的事情是1M里面的32K切成8块，这8块是由64条链表来管理。

一开始是最后一条链表负责把page8链接起来（130=304/16=19，从0开始排列，19-1=18。理论应该是#18 List进行供应，但因为现在这些链表都是空的，只有最后一个链表是有挂载page，所以第18号链表是空的，最后发现最后一个链表的page起着作用，所以在page中把130bytes切出去了）

在page中把130bytes切割出来。130bytest、是所有程序都会面临，_ioinit()需要的内存大小就是130bytes，于是剩下ec0bytes 。这就是首次内存分配。

接下来对page1继续切割（只有当page1 内存切割完成后，才会去切割page2的内存），当切割至第15次，开始释放。

链表的各自任务是以16在变化的，所以由#35 链表进行回收。#35 链表的指针将指向240bytes的地址。

这样回收由什么好处呢？下一次客户需要240bytes大小空间时，#35 链表将直接给它。

当第16次分配内存时，将分配b0大小。操作系统将从之前释放的240bytes中的空间重新切割。240-b0=190，剩下的190将重新分配给#24 List维护管理。所以，内存切割分配是个动态的过程，不断调整所属的链表。

区块的合并

合并后的空间也将重新分配给链表进行管理。

 

 

内存块将回到最初始的状态，理论上它可以在合并，但是应为我们前面说过，特意放上separate分隔的东西（0xffffffff），所以它不能继续合并。

 

参考：

博览网：侯捷 - C++ Startup 揭密：C++ 程序的生前和死后