c++的内存优化

最新推荐文章于 2025-05-02 16:23:25 发布

才不是本人

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分类专栏： C++ 文章标签： c++ 内存 Linux

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Purposes:

1.了解什么是内存
2.内存优化有哪些方式
3.怎样做内存优化

Premise:

我们常常在开发场景下提及的内存是指程序内存.
程序内存可以分为以下五种:

1、 栈区（stack）：栈的空间是连续的, 先进后出能保证不会产生内存碎片, 由高地址向低地址生长, 编译器自动分配和释放，用来存放函数的参数值，局部变量的值等。操作方式类似于数据结构中的栈。栈用于维护函数调用的上下文，离开了栈函数调用就没法实现。
2、 堆区（heap）：堆则不同, 堆内存不一定是连续的. 分配方式是每次在空闲链表中遍历到第一个大于申请空间的节点，每次分配的空间大小一般不会正好等于申请的内存大小，所以频繁的new操作势必会产生大量的空间碎片。堆内存一般由程序员使用malloc、new亦或是STL中的allocator分配 , 若程序员不释放，程序结束时可能由操作系统回收。
3、 全局区（static）：全局变量和静态变量存放在此。
4、 常量区：常量字符串放在此，程序结束后由系统释放。
5、 代码区：存放函数体的二进制代码。

在这里插入图片描述

内存管理可以分为三个层次,自底向上分为:

操作系统内核的内存管理
glibc⁽¹⁾层使用系统调用维护的内存管理算法
应用程序从glibc动态分配内存后，根据应用程序本身的程序特性进行优化，比如使用引用计数std::shared_ptr，apache的内存池方式等等

Jemalloc

本文重点是介绍Facebook使用的jemalloc, 以及如何使用jemalloc,至于原理可以参考附录2.

ptmalloc2即是我们当前使用的glibc⁽¹⁾ malloc版本

ptmalloc的缺陷:

后分配的内存先释放,可能释放不了
多线程锁开销大
线程申请的内存结束后没有完成释放的话,其他线程使用不了,造成浪费
chunk(块)至少8字节
长生命周期的内存容易造成内存碎片,不利于回收

jemalloc的改进:

jemalloc为每个线程分配了一个本地ThreadCache,小对象(<=32K)从ThreadCache分配,无锁
采用RB-Tree在对数时间内查找可用空间
提升了缓存命中率提升了缓存命中率

对于性能 , 引用一张附录2的图:
在这里插入图片描述

安装使用Jemalloc

1.安装:

git clone https://github.com/jemalloc/jemalloc/releases/download/5.1.0/jemalloc-5.1.0.tar.bz2

tar -jxvf jemalloc-5.1.0.tar.bz2

cd jemalloc-5.1.0/ 

./configure 

make 

make install

2.使用动态链接:
在链接参数里加上 -ljemalloc
例如: g++ -p test test.cpp -ljemalloc

生成好了可执行文件之后:

ldd test

出现下图第二行,就算成功:
在这里插入图片描述

3、使用静态链接如果要使用静态链接，在编译jemalloc时，需要重新设置

./configure --with-jemalloc-prefix make

将jemalloc.h和libjemalloc.a 拷到合适的地方。

此时的jemalloc.h 的宏定义会与之前编译的jemalloc.h有少许的不同。

因为此时 libjemlloc.a 文件中的    malloc  free  realloc   变成了  yesmalloc， yesfree， yesrealloc。这是为了不能与glic中的malloc，free，realloc 重名，否则无法编译通过。

在自己写的程序中，需要将 malloc free realloc 替换成  je_malloc, je_free, je_realloc. (jemalloc.h 会将  je_malloc, je_free, je_realloc. 替换成 yesmalloc， yesfree， yesrealloc)

在编译时，加入-DJEMALLOC_NO_DEMANGLE -static