c - 书中的内存分配练习称为 "Expert C programming"

Question

这个练习让我看看如果接下来的程序中分配的内存块小于 1MB 会发生什么:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
main()
{
    int MB=0;
    while(malloc(1<<20))
        ++MB;
    printf("Allocated %d MB total\n",MB);
}

我笔记本上的结果是

Allocated 3056 MB total

比起我这样修改程序:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
main()
{
    int MB=0;
    while(malloc(1<<19))
        ++MB;
    printf("Allocated %d MB total\n",MB/2+MB%2);
}

结果是

Allocated 3045 MB total

我自己改的程序对吗？为什么结果小于 3056MB？

Answer 1

1. 是的，你的程序没问题。 (尽管总是将兆字节数四舍五入有点不标准。)

2. 当您调用 free 时，您不会告诉它您要释放的 block 有多大。这意味着内存管理系统必须知道每个 block 有多大。这意味着它必须将该信息存储在某个地方。由于它不能将信息存储在内存块内，因此必须将其存储在 block 外，这通常意味着实际分配的内存比请求的多一些。例如，它实际上可以分配一个比请求的 block 大 size_t 的 block ，将 block 大小存储在开头，然后告诉您该 block 在大小之后开始.

大多数 malloc 实现都会在页面边界上进行大量分配(通常一个页面是 4K)。一种方法是为每次分配浪费整个页面，仅将页面用于单个 size_t 值。这看起来很糟糕，但如果你要求即使是半兆字节，一个页面也不到分配大小的 1%，而浪费总内存的 1% 并不是那么糟糕。

假设您的 malloc 这样做了。当您分配 1MB 的 block 时，您设法分配了其中的 3056 个。如果每个分配比请求大一个 4k 页面，则隐藏分配将为 3056*4k，或略小于 12 兆字节。 (实际上它略小于 12 mebibytes ，但是当我指的是 mebi 时，我将继续说 mega。)所以可用的总内存应该是 3068 MB。

当您将其更改为分配 ½MB block 时，您设法分配了至少 3045*2 - 1 个(假设 MB 数向上舍入)。那是 6089 个额外页面，大约 23.8 MB，加上分配的 3044.5 MB，总共大约 3068.3 MB。

这些都不能证明您的 malloc 以这种方式工作，但它至少显示了一种可能的机制。