ptmalloc堆内存管理机制（主要讨论Linux x86下32位系统）

转载于 2019-06-02 22:10:53 发布 · 205 阅读

本文深入探讨ptmalloc的内存管理机制，包括bin容器如何通过双向链表组织相似大小的chunk，以及smallbin和largebin的详细结构。同时，介绍了fastbin的作用及与bin之间的转换流程。

bin（chunk容器）

ptmalloc将相似大小的 chunk 用双向链表链接起来，这样的一个链表被称为一个 bin。 Ptmalloc 一共维护了 128 个 bin，并使用一个数组来存储这些 bin，这个数组被成为bin数组。

bin数组结构如下：
在这里插入图片描述
在32位平台下，bin[0] 和 bin[127] 是不存在的，因为最小的 chunk 为 16B， small bin 一共 62 个， large bin 一共 63 个，算上 bin[1] 加起来一共 128 个 bin。

其中 small bin 可以看成是公差为8的等差数列，其相邻两个 bin 的 chunk 的大小相差8B，如上图所示。large bin 的每个 bin 中的 chunk 大小不是一个固定的等差数列，而是分成六组，每组 bin 是一个固定公差的等差数列，每组的 bin 数量依次为 32、 16、 8、 4、 2、 1，公差依次为 64B、 512B、4096B、32768B、 262144B 等。
正是基于 bin 数组的这种关系，当用户给出一个需要申请的空间大小，ptmalloc 会很容易的确定改大小空间在哪个 bin 里。

fast bin：

不大于 max_fast（默认值为 64B）的 chunk 被释放后，首先会被放到 fast bin 中， fast bin 中的 chunk 并不改变它的使用标志 P。这样也就无法将它们合并，当需要给用户分配的 chunk 小于或等于 max_fast 时， ptmalloc 首先会在 fast bin 中查找相应的空闲块，然后才会去查找 bin 中的空闲 chunk。在某个特定的时候（在内存释放合并 top chunk 时，如果合并后的 chunk 的大小大于 FASTBIN_CONSOLIDATION_THRESHOLD（默认64KB），会触发进行 fast bins 的合并操作），ptmalloc会遍历 fast bin中的 chunk，18将相邻的空闲 chunk 进行合并，并将合并后的 chunk 加入 unsorted bin 中，然后再将 usorted bin 里的 chunk 加入 bins 中。