这篇文章是关于实现 malloc() 和 free() 函数的系列文章的一部分。之前,我们实现了一种相当简单的方法,几乎不释放任何内存:一个指针指向最后分配的块,使 free() 能够释放它,但只能释放它。
更好的选择是让最后一个块指向倒数第二个块,倒数第二个块指向倒数第三个块,依此类推,形成一个链表。为了实现这一点,我们创建一个结构体作为块的标题,其中包含指向前一个块的指针:
<a style="color:#f60; text-decoration:underline;" href="https://www.php.cn/zt/58423.html" target="_blank">typedef</a> 结构头 {
结构头*前一个;
标题;
此外,指向最后一个块的指针,以前是 void*,现在是 Header* 类型:
标题*最后= NULL;
为了使用这些标头,abmalloc() 会保留足够的内存来存储标头和请求的大小:
void *abmalloc(size_t 大小) {
标头 *header = sbrk(sizeof(标头) + 大小);
通过这种方式,我们使用块的开头来存储必要的信息,例如指向新块之前最后分配的块的指针:
标题->上一个 = 最后一个;
然后,我们更新最后一个指向新区块:
最后 = 标题;
最后,我们返回一个指向用户可以使用的内存的指针。由于 header 指向元数据,我们不能简单地返回它。否则,当用户使用指针时,所有头信息都会被覆盖!相反,我们返回一个指向标题后面的指针。这个指针很容易计算:它是 header 的内存地址加上 header 的大小:
返回标头 + 1;
}
注意我们如何将 header 指针加 1。由于指针类型是 Header*,所以增量实际上是 Header 结构体的字节数,而不仅仅是一个字节。指针的类型与指针运算非常相关。
现在我们的内存块一开始就有元数据,我们在释放时需要考虑到这一点。 free() 接收的指针不是指向块的开头,而是指向用户可用的内存。因此,我们需要从用户传递的指针找到块的开始。没有什么是一点指针算术不能解决的:
void abfree(void *ptr) {
标头 *标头 = (标头*) ptr - 1;
如果 header 指向最后分配的块,则前一个块将成为最后一个。这种情况下,我们可以通过brk()将堆中的内存返回给操作系统:
if (标题==最后){
最后=标题->上一个;
brk(标头);
}
}
这是我们的新 malloc() 和 free() 函数:
typedef 结构头 {
结构头*前一个;
标题;
标头*最后= NULL;
无效* abmalloc(size_t大小){
标头 *header = sbrk(sizeof(标头) + 大小);
标题->上一个=最后一个;
最后=标题;
返回标头+1;
}
无效 abfree(无效 *ptr) {
标头 *标头 = (标头*) ptr - 1;
如果(标题==最后){
最后=标题->上一个;
brk(标头);
}
}
abmalloc() 和 abfree() 现在可能会稍微提高内存效率,但也不会高很多。动态分配的内存很少像堆栈一样工作,其中最旧的块总是首先被释放。在下一篇文章中,我们将看到如何使用不再使用的旧块的内存。
(这篇文章最初发布为“实现 malloc() 和 free() — 将元数据添加到暂停怀疑中的内存块。”