如何用C语言实现一个简单的内存分配器

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/liuyanhong13/article/details/108901251

本文介绍了如何使用C语言实现一个简单的内存分配器，包括malloc(), free(), calloc(), realloc()的功能实现。文章讨论了内存分配器的基础知识，程序的内存布局，并提供了代码示例。在实现中，通过增加内存块的header来存储尺寸和状态信息，通过全局锁处理并发访问，采用First-Fit策略来寻找合适大小的内存块。最后，文章提到了编译和使用自定义内存分配器的方法。" 132750279,19687572,遗传算法在网约车路径规划中的应用,"['遗传算法', '路径规划', 'MATLAB', '交通优化', '优化算法']

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原文：https://arjunsreedharan.org/post/148675821737/memory-allocators-101-write-a-simple-memory

与本文相关的代码： github.com/arjun024/memalloc

可以访问译者的github ，阅读体验更佳...

https://github.com/KatePang13/Note/blob/main/%E4%B8%80%E4%B8%AA%E7%AE%80%E5%8D%95%E7%9A%84%E5%86%85%E5%AD%98%E5%88%86%E9%85%8D%E5%99%A8.md

本文的话题是用C语言实现一个简单的内存分配器。这里我们将实现 malloc(), calloc(), realloc() and free() 。

这是一个入门水平的文章，不会涉及到每个细节。这个内存分配器不会追求速度和效率，也没有考虑内存分配的内存页对齐问题，我们的目标就是实现一个可以工作的内存分配器，仅此而已。

如果你想要查看完整的代码，可以访问github repo memalloc

在开始实现之前，我们需要先熟悉一个程序的内存布局。每个程序都运行在各自的虚拟地址空间中，这个虚拟地址空间包含5个部分：

Text section: 该部分包含供处理器执行的二进制指令序列 Data section: 包含已初始化的静态数据(non-zero initialized static data) BSS (Block Started by Symbol，以符号开头的块) : 包含未未初始化的数据. 未初始化的数据将会被初始化为0并被放在这个区域. Heap: 包含动态分配的数据. Stack: 包含自动分配的变量，函数参数，基指针拷贝等。

如图所示，stack 和 heap 的增长方向是相反的。有时候，我们将 data, BSS 和 heap 三个部分统称为 "data segment"，data segment的结尾由一个指针确定，叫做 program break, 简称 brk ，brk 指向 heap 的末尾处。

现在，我们要在 heap 上分配更多的空间，我们需要请求系统往内存增长方向移动 brk，同理，释放内存的时候，需要请求系统往内存减小的方向方向移动brk。

如果我们的系统环境是Linux或者其他的类Unix系统, 我们可以使用系统调用 sbrk() 来操纵 program break 。

调用 sbrk(0) 获取 program break 的当前地址 . 调用 sbrk(x) ，x 为正数时，请求分配 x bytes 的内存空间 . 调用 sbrk(x) , x 为负数时，请求释放 x bytes 的内存空间 . 失败时，sbrk() 返回 (void*) -1.

老实说，sbrk() 并不是我们现在的最佳选择，更好的选择是 mmap()