2024年C C++最新开发成长之路（6）-- C++从入门到开发（C，2024年最新终于搞明白了
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#include
//注意，alloc不接受“template 型别参数”，所以就算你定义了也用不上
class __malloc_alloc_template
{
private: //这里面都是函数指针，用来处理内存不足的情况
static void *oom_malloc(size_t);
static void *oom_realloc(void *,size_t);
static void (* __malloc_alloc_oom_handler)();
public:
//正常空间配置
static void * allocate(size_t n)
{
void *result = malloc(n);
if( 0 == result)
result = oom_malloc(n);
return result;
}
//正常空间回收
static void deallocate(void *p,size_t /n /)
{
free§;
}
//正常重分配空间
static void * reallocate(void p,size_t / old_sz */,size_t new_sz)
{
void * result = realloc(p,new_sz);
if( 0 == result )
result = oom_realloc(p,new_sz);
return result;
}
}
//截取片段，留作向后拓展的部分这里就不提了
//下面为异常情况处理（空间不够）
void *__malloc_alloc_tempate<0>::oom_malloc(size_t n)
{
void (* my_malloc_handler)();
void *result;
for(;😉
{
//不断尝试释放、配置、再释放、再配置
my_malloc_handler = __malloc_alloc_oom_handler;
if( 0 == my_malloc_handler)
{
__THROW_BAD_ALLOC;
}
(* my_malloc_handler)(); //调用处理例程，企图释放内存
这一行看起来让我感到困惑。在查阅的相关资料中确实提供了有力的支持,"调用用户定义函数"。然而,"用户"在这里指的是处理例程而不是我们自己。
//如果有更好的理解，万望不吝赐教。
result = malloc(n); //尝试再次配置内存
if(result)
return (result);
}
void *__malloc_alloc_tempate<0>::oom_realloc(void *p,size_t n)
{
void (* my_malloc_handler)();
void *result;
for(;😉
{
//不断尝试释放、配置、再释放、再配置
my_malloc_handler = __malloc_alloc_oom_handler;
if( 0 == my_malloc_handler)
{
__THROW_BAD_ALLOC;
}
(* my_malloc_handler)();
result = realloc(p,n); //尝试再次配置内存
if(result)
return (result);
}
SGI使用malloc而非::operator new来分配内存。这源于长期的技术积累，并受到频繁内存重新配置的影响。
c.3 alloc 二级配置器源码（截取）
如果累了，建议先歇会儿，保护眼睛保护大脑。
接下来的这部分，将会更加的让我们为大师的智慧折服。
第二级配置器引入了新的处理机制以应对内存碎片问题。不仅带来了回收难度的问题，并且同样带来了配置上的挑战。值得注意的是，在这种情况下（即系统需要划分大量资源用于管理其他资源），当块大小减小时（相当于将大块分割成更小的部分），会导致额外负载率上升。
（索求任何一块内存，都得有一些“回扣”要交给系统）
SGI第二级配置器解决了多少问题呢？那就看各位的理解到什么程度了。
SGI第二级配置器的做法是“：sub-allocation （层次架构）：
每次分配一大块内存，并维护对应之自由链表（free-list）。
下次若再有相同大小的内存需求，则直接从free-lists中取出。
如果客端释放小额区块，就收回free-lists.
苍白的文字啊，看图：
清楚明了吧。
在内存管理方面，SGI配置器会自动将任何小块的内存需求量进位为2^3的倍数。这是因为整数字节的数量通常也是以2的幂次方的形式存在。
如果客端要求2个比特，就会自动分配到8比特。
并维护了16个free-list,图中已明确指出了。
如果我的图太难看，我在别的地方也找了一张：
free-list的节点结构真的是要惊叹的了：
看：
注：如果关于联合体把你困住了，我帮你解决了：工具包
union obj
{
union obj *free_list_link;
char client_data[1];
}
从表面看可能显得平淡无奇, 仔细审视一下那个union obj共出现了两次. 这样的做法有什么好处吗?
基于union机制，在第一个字段中分析，则可以认为该对象是一个指向的对象，并最终指向另一个对象。
从第二个字段来看，obj可以被看作一个指针，指向实际区块。
其优点在于无需为维护链表所需而产生的指针从而导致另一次内存浪费
秀吧，天秀！
好，接下来是第二级配置器的部分实现内容：
enum {__ALIGN = 8}; //小型区块的上调边界
enum {__MAX_BYTES = 128}; //小型区块的上限
enum {__NFREELISTS/ALIGN} //free-list个数
class __default_alloc_template{
private:
//将byte上调至8的倍数
static size_t ROUND_UP(size_t bytes){
return (((bytes)+__ALIGN-1) &~ (__ALIGN -1));
}
private:
//free-list的节点构造
private:
//16个free-list
static obj *volatile free_list[__NFREELISTS];
//根据区块大小，决定使用n号free-list。n从1开始算
static size_t FREELIST_INDEX(size_t bytes) {
return return (((bytes)+__ALIGN-1) / __ALIGN -1);
}
}
···
c.4空间配置函数allocate
文字叙述前面已经很详尽了，倒是代码零零散散，这里将代码串起来。
static void *alloc(size_t n)
{
obj * volatile my_free_list;
obj * result;
//一级
if( n > (size_t) __MAX_BYTES)
{
return (malloc_alloc::allocate(n));
}
my_free_list = free_list + FREELIST_INDEX(n);
result = *my_free_list;
if(result == 0)
{
//没有可用free-list,准备重新填充
void *r = refill(ROUND_UP(n));
return r;
}
*my_free_list = result->free_list_link;
return (result);
}
c.5 空间释放函数deallocate
有配置自然要有相应的释放函数了。
文字叙述已经很详尽了，直接看代码吧。
static void deallocate(void *p,size_t n)
{
obj *q = (obj *)p;
obj *volatile *my_free_list;
if( n > (size_t) __MAX_BYTES)
{
malloc_alloc::deallocate(p,n);
return n;
}
//寻找对应的free list
my_free_list = free_list + FREELIST_INDEX(n);
//调整free_list，回收区块
q->free_list_link = *my_free_list;
*my_free_list = q;
}
c.6 重新填充free lists 函数refill
前面将这块放空。始终觉得看不过去。
在尝试为进程分配内存时, 发现内存中已用块不足以满足需求, 此时就需要使用refill机制从内存释放区获取额外的空间
void * __default_alloc_template</*参数不管它 />::refill(size_t n)
{
int nobjs = 20;
//调用chunk_alloc(),尝试取得nobjs个区块作为新节点
char *chunk = chunk_alloc(n,nobjs);
obj *volatile *my_free_list;
obj *result;
obj *current_obj,*next_obj;
int i;
if(1 == nobjs) //要是就剩一块儿了，先给调用者
return (chunk);
my_free_list = free_list + FREELIST_INDEX(n);
//睁大眼睛吧
//接下来准备在chunk空间中建立free list
result = (obj *)chunk; //先给调用者来一块
//接下来引导free list来拿地
*my_free_list = next_obj = (obj *)(chunk + n);
//然后将新拿到的地消化吸收
for(i = 1; ;i++) //从1开始，0给别人了
{
current_obj = next_obj;
next_obj = (obj *) ((char *)next_obj+n);
if(nobjs - 1 == i)
{
current_obj->free_list_link = 0;
break;
}
else
current_obj -> free_list_link = next_obj;
}
return (result);
}
c. 内存池的chunk_alloc()操作
从内存池中取空间给free list 使用，是chunk_alloc() 的工作。
(const char*)_defaultalloctemplate/忽略无关参数/::ChunkAlloc(size_t size, int& nobjs)
{
char * result;
size_t total_bytes = size *nobjs;
size_t bytes_left = end_free - start_free; //内存池还有多少水
if(bytes_left>=total_bytes)
{
result = start_free;
start_free += total_bytes;
return (result);
}
else if(bytes_left >= size) //不够总量，但是总归还是有一些存货的
{
nobjs = bytes_left/size;
total_bytes = size*nobjs;
result = start_free;
start_free += total_bytes;
return (result);
//能给多少多少给多少吧
}
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//内存池还有多少水
AI写代码if(bytes_left>=total_bytes)
{
result = start_free;
start_free += total_bytes;
return (result);
}
else if(bytes_left >= size) //不够总量，但是总归还是有一些存货的
{
nobjs = bytes_left/size;
total_bytes = size*nobjs;
result = start_free;
start_free += total_bytes;
return (result);
//能给多少多少给多少吧
}
[外链图片转存中…(img-plOO6bBb-1715563144911)]
[外链图片转存中…(img-xVgAYzSB-1715563144912)]
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