c++ - 为什么我可以通过重复分配和释放内存来耗尽系统的所有内存？

Question

在下面的简单示例 C++ 代码中，我使用 new 在堆上分配了大量内存 (~4GB)，然后使用 delete 再次释放它。在顶部(或其他一些内存监视器)，我可以看到程序关闭之前 4GB 不会返回给操作系统。

我了解到(在我的相关 question 中)这是正常的，因为未使用的堆以 block 的形式返回给操作系统，不需要在删除后立即返回。

我希望一旦操作系统请求更多内存(例如，当我启动示例程序的第二个实例时)，已经释放的内存就会返回给操作系统。不幸的是，情况似乎并非如此:当我在第一个实例释放内存后运行我的示例的第二个实例时，两个实例的消耗都上升到 8GB。我可以在多个实例中重复此操作，直到系统的所有物理内存都用完并且它开始交换并变得无响应。

运行示例程序的 4 个实例(删除数据后每个实例都在 std::cin 中等待)时 top 的输出如下所示:

Mem:     16065M total,    15983M used,       82M free,        0M buffers
Swap:     2053M total,     1323M used,      730M free,      139M cached

这真的是想要的行为还是我遗漏了什么？

我可以在不同的 Linux 系统上观察到这一点，但不能在 Mac OS 10.11 上观察到。在 Mac 操作系统上，内存在删除后立即返回给操作系统，这是我实际期望发生的事情。

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <fstream>
#include <vector>

class MyObject
{
public:
    MyObject(int r=1000)
    : array(new float[r])
    {
        for (int i = 0; i<r;i++)
        {
            array[i] = random();
        }
    }

    ~MyObject()
    {
        delete[] array;
    }

public:
    float* array;
};


int main(int argc,char*argv[])
{
    char a;
    const int count=1000000;

    std::cout<<"Start after input"<<std::endl;
    std::cin >> a;
    // /proc/PROC_ID/status at this point:
    // VmSize:     11468 kB
    // VmLck:          0 kB
    // VmHWM:        960 kB
    // VmRSS:        960 kB
    // VmData:       144 kB
    {
        std::vector<MyObject*> vec(count);
        for(int i=0; i<count; i++)
        {
            vec[i] = new MyObject;
        }

        std::cout<<"Release after input"<<std::endl;
        std::cin >> a;
        // VmSize:   3972420 kB
        // VmLck:          0 kB
        // VmHWM:    3962016 kB
        // VmRSS:    3962016 kB
        // VmData:   3961096 kB

        for (int i=0; i<count; i++)
        {
            delete vec[i];
            vec[i]=NULL;
        }
    }

    std::cout<<"Shutdown after input"<<std::endl;
    std::cin >> a;
    // VmSize:   3964604 kB
    // VmLck:          0 kB
    // VmHWM:    3962016 kB
    // VmRSS:    3954212 kB
    // VmData:   3953280 kB


    return 0;
}

Answer 1

您平台的内存分配器无法按照您希望的方式处理这种特殊情况。最有可能的是，它只返回足够大的分配给操作系统，而这些分配太小了。如果您有不寻常的要求，您应该选择一个已知的分配器来满足这些要求。同时释放大量非常小的分配是一种不寻常的应用程序。

它可能像包装器分配器一样简单，它分配比请求大得多的 block 并将它们拆分。这应该使 block 足够大，以便您平台的分配器将它们一对一映射到操作系统请求的地址空间。