浅析malloc的底层实现原理(ptmalloc)

本文详细解析了ptmalloc的内存管理机制,包括内存布局、brk(sbrk)与mmap函数、内存管理的一般方法及ptmalloc的实现原理。讨论了malloc如何使用内存池提升效率,避免频繁的系统调用和内存碎片。同时,介绍了ptmalloc中的主分配区与非主分配区、chunk组织、空闲链表bins、fast bins、unsorted bin、small bins、large bins等数据结构,以及内存分配和回收的过程。最后,文章提出了使用ptmalloc应注意的事项,如内存泄漏和多线程内存管理问题。

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内存布局

介绍ptmalloc之前,我们首先来了解一下X86 平台 Linux 进程内存布局,以32位系统为例:

从上图可以看到,栈至顶向下扩展,堆至底向上扩展mmap 映射区域至顶向下扩展。 mmap 映射区域和堆相对扩展,直至耗尽虚拟地址空间中的剩余区域,这种结构便于 C 运行时库使用 mmap 映射区域和堆进行内存分配。


brk(sbrk)和mmap函数

首先,linux系统向用户提供申请的内存有 brk(sbrk) 和 mmap 函数。下面我们先来了解一下这几个函数。


brk() 和 sbrk()

#include <unistd.h>
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