出處

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分配：

1)獲取分配區的鎖，為了防止多個線程同時訪問同一個分配區，在進行分配之前需要取得分配區域的鎖。線程先查看線程私有實例中是否已經存在一個分配區，如果存在嘗試對該分配區加鎖，如果加鎖成功，使用該分配區分配內存，否則，該線程搜索分配區循環鏈表試圖獲得一個空閑（沒有加鎖）的分配區。如果所有的分配區都已經加鎖，那么ptmalloc會開辟一個新的分配區，把該分配區加入到全局分配區循環鏈表和線程的私有實例中并加鎖，然后使用該分配區進行分配操作。開辟出來的新分配區一定為非主分配區，因為主分配區是從父進程那里繼承來的。開辟非主分配區時會調用mmap()創建一個sub-heap，并設置好top chunk。

2)將用戶的請求大小轉換為實際需要分配的chunk空間大小。

3)判斷所需分配chunk的大小是否滿足chunk_size <= max_fast (max_fast 默認為64B)，如果是的話，則轉下一步，否則跳到第5步。

4)首先嘗試在fastbins中取一個所需大小的chunk分配給用戶。如果可以找到，則分配結束。否則轉到下一步。

5)判斷所需大小是否處在smallbins中，即判斷chunk_size <512B是否成立。如果chunk大小處在smallbins中，則轉下一步，否則轉到第6步。

6)根據所需分配的chunk的大小，找到具體所在的某個small bin，從該bin的尾部摘取一個恰好滿足大小的chunk。若成功，則分配結束，否則，轉到下一步。

7)到了這一步，說明需要分配的是一塊大的內存，或者small bins中找不到合適的chunk。于是，ptmalloc首先會遍歷fastbins中的chunk，將相鄰的chunk進行合并，并鏈接到unsorted bin中，然后遍歷unsorted bin中的chunk，如果unsorted bin只有一個chunk，并且這個chunk在上次分配時被使用過，并且所需分配的chunk大小屬于small bins，并且chunk的大小大于等于需要分配的大小，這種情況下就直接將該chunk進行切割，分配結束，否則將根據chunk的空間大小將其放入small bins或是largebins中，遍歷完成后，轉入下一步。

8)到了這一步，說明需要分配的是一塊大的內存，或者small bins和unsorted? bin中都找不到合適的chunk，并且fastbins和unsorted bin中所有的chunk都清除干凈了。從large bins中按照“smallest-first，best-fit”原則，找一個合適的chunk，從中劃分一塊所需大小的chunk，并將剩下的部分鏈接回到bins中。若操作成功，則分配結束，否則轉到下一步。

9)如果搜索fastbins和bins都沒有找到合適的chunk，那么就需要操作top? chunk來進行分配了。判斷top? chunk大小是否滿足所需chunk的大小，如果是，則從top chunk中分出一塊來。否則轉到下一步。

10)到了這一步，說明top chunk也不能滿足分配要求，所以，于是就有了兩個選擇: 如果是主分配區，調用sbrk()，增加top chunk大小；如果是非主分配區，調用mmap來分配一個新的sub-heap，增加top chunk大小；或者使用mmap()來直接分配。在這里，需要依靠chunk的大小來決定到底使用哪種方法。判斷所需分配的chunk大小是否大于等于mmap分配閾值，如果是的話，則轉下一步，調用mmap分配，否則跳到第12步，增加top chunk 的大小。

11)使用mmap系統調用為程序的內存空間映射一塊chunk_size align 4kB大小的空間。然后將內存指針返回給用戶。

12)判斷是否為第一次調用malloc，若是主分配區，則需要進行一次初始化工作，分配一塊大小為(chunk_size? +? 128KB)? align? 4KB大小的空間作為初始的heap。若已經初始化過了，主分配區則調用sbrk()增加heap空間，分主分配區則在top chunk中切割出一個chunk，使之滿足分配需求，并將內存指針返回給用戶

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釋放：

1)free()函數同樣首先需要獲取分配區的鎖，來保證線程安全。

2)判斷傳入的指針是否為0，如果為0，則什么都不做，直接return。否則轉下一步。

3)判斷所需釋放的chunk是否為mmaped? chunk，如果是，則調用munmap()釋放mmaped? chunk，解除內存空間映射，該該空間不再有效。如果開啟了mmap分配閾值的動態調整機制，并且當前回收的chunk大小大于mmap分配閾值，將mmap分配閾值設置為該chunk的大小，將mmap收縮閾值設定為mmap分配閾值的2倍，釋放完成，否則跳到下一步。

4)判斷chunk的大小和所處的位置，若chunk_size <= max_fast，并且chunk并不位于heap的頂部，也就是說并不與top? chunk相鄰，則轉到下一步，否則跳到第6步。（因為與topchunk相鄰的小chunk也和top? chunk進行合并，所以這里不僅需要判斷大小，還需要判斷相鄰情況）

5)將chunk放到fastbins中，chunk放入到fastbins中時，并不修改該chunk使用狀態位P。也不與相鄰的chunk進行合并。只是放進去，如此而已。這一步做完之后釋放便結束了，程序從free()函數中返回。

6)判斷前一個chunk是否處在使用中，如果前一個塊也是空閑塊，則合并。并轉下一步。

7)判斷當前釋放chunk的下一個塊是否為top? chunk，如果是，則轉第9步，否則轉下一步。

8)判斷下一個chunk是否處在使用中，如果下一個chunk也是空閑的，則合并，并將合并后的chunk放到unsorted? bin中。注意，這里在合并的過程中，要更新chunk的大小，以反映合并后的chunk的大小。并轉到第10步。

9)如果執行到這一步，說明釋放了一個與top chunk相鄰的chunk。則無論它有多大，都將它與top chunk合并，并更新top chunk的大小等信息。轉下一步。

10)判斷合并后的chunk 的大小是否大于FASTBIN_CONSOLIDATION_THRESHOLD（默認64KB），如果是的話，則會觸發進行fastbins的合并操作，fastbins中的chunk將被遍歷，并與相鄰的空閑chunk進行合并，合并后的chunk會被放到unsorted bin中。fastbins將變為空，操作完成之后轉下一步。

11)判斷top chunk的大小是否大于mmap收縮閾值（默認為128KB），如果是的話，對于主分配區，則會試圖歸還top? chunk中的一部分給操作系統。但是最先分配的128KB空間是不會歸還的，ptmalloc 會一直管理這部分內存，用于響應用戶的分配請求；如果為非主分配區，會進行sub-heap收縮，將top chunk的一部分返回給操作系統，如果top chunk為整個sub-heap，會把整個sub-heap還回給操作系統。做完這一步之后，釋放結束，從free()函數退出。可以看出，收縮堆的條件是當前free的chunk大小加上前后能合并chunk的大小大于64k，并且要top? chunk的大小要達到mmap收縮閾值，才有可能收縮堆。

轉載于:https://www.cnblogs.com/snip3r/p/10578926.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的ptmalloc内存分配释放的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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