c - malloc 会四舍五入到最接近的页面大小吗？

Question

我不确定我在这里问的是不是菜鸟问题，但我开始了。我也搜索了很多类似的问题，但一无所获。

所以，我知道 mmap 和 brk 是如何工作的，而且无论您输入的长度是多少，它都会将其四舍五入到最近的页面边界。我也知道 malloc 使用 brk/sbrk 或 mmap (至少在 Linux/Unix 系统上)但是这会引发问题:malloc 是否也四舍五入到最接近的页面大小？对我来说，页面大小是 4096 字节，所以如果我想用 malloc 分配 16 字节，4096 字节是......比我要求的多很多。

Answer 1

malloc 及其 friend 的基本工作是管理这样一个事实，即操作系统通常只能(有效地)处理大型分配(整页和页范围)，而程序通常需要更小的 block 和更细粒度的管理。

所以 malloc(通常)所做的是，第一次调用它时，它会从系统分配大量内存(通过 mmap 或 sbrk——可能是一页或可能是许多页)，并使用较小的内存一些数据结构的数量用于跟踪堆使用(堆在哪里，哪些部分正在使用以及哪些部分是空闲的)，然后将该空间的其余部分标记为空闲。然后，它会从该可用空间分配您请求的内存，并保留其余内存以供后续 malloc 调用使用。

因此，当您第一次为 16 字节调用 malloc 时，它将使用 mmap 或 sbrk 分配一个大块(可能是 4K 或可能是 64K 或可能是 16MB 甚至更多)并将其初始化为大部分空闲并返回给您一个指针到 16 字节的地方。第二次调用 malloc 获取另外 16 个字节只会从该池中返回另外 16 个字节——无需返回操作系统获取更多。

随着您的程序继续分配更多内存，它将仅来自该池，并且免费调用会将内存返回到空闲池。如果通常分配的内存多于释放的内存，最终空闲池将用完，此时，malloc 将调用系统(mmap 或 sbrk)以获取更多内存以添加到空闲池。

这就是为什么如果您使用某种进程监视器监视正在使用 malloc/free 分配和释放内存的进程，您通常只会看到内存使用量上升(因为空闲池用完并且请求更多内存从系统)，并且通常不会看到它下降 - 即使内存正在被释放，它通常只是回到空闲池并且不会取消映射或返回到系统。有一些异常(exception)——特别是如果涉及非常大的 block ——但通常在进程退出之前，您不能依赖任何内存返回给系统。