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实现 malloc() 和 free() — 进一步减少堆

实现 malloc() 和 free() — 进一步减少堆

这篇文章是关于实现 malloc() 和 free() 函数的系列文章的一部分。在上一篇文章中,我们学习了如何重用内存块。这是一个重大进步,但还有更多改进空间。

一个例子是减小堆的大小,如第一篇文章中所述。当我们释放最后一个内存块时,我们将堆顶部移动到前一个块的末尾。然而,前一个块以及其他块也可能是免费的。考虑以下场景:

void *ptr1 = abmalloc(8);
无效 *ptr2 = abmalloc(8);
abfree(ptr1);
abfree(ptr2);

在这种情况下,当我们释放 ptr2 指向的块时,我们使 ptr1 成为最后一个块。然而,ptr1也是免费的,所以我们可以进一步减小堆大小。

为了实现这一点,我们将从列表末尾开始迭代指针,直到没有更多的空闲块。如果接收到的指针的标头指向最后一个块并且前一个块是空闲的,我们将标头指针移动到它。我们重复这个过程,直到到达一个可用块,该块的前一个块正在使用中(如果是第一个块,则为 NULL)。然后,我们执行堆缩减过程:

if(标题==最后){
  while ((标题->上一个!= NULL) && 标题->上一个->可用) {
    标题=标题->上一页;
  }
  最后=标题->上一个;
  brk(标头);
} 别的 {

现在,我们需要修复 abfree() 中的一个错误。根据规范,free() 函数应该接受空指针并且不执行任何操作。然而,如果 abfree() 接收到 NULL,我们就会出现分段错误!幸运的是,通过在函数开头添加检查很容易修复:

void abfree(void *ptr) {
   如果(ptr == NULL){
     返回;
   }
   标头 *标头 = (标头*) ptr - 1;

所以,这是我们现在的 abfree() 函数:

void abfree(void *ptr) {
   如果(ptr == NULL){
     返回;
   }
   标头 *标头 = (标头*) ptr - 1;
   如果(标题==最后){
     while ((标题->上一个!= NULL) && 标题->上一个->可用) {
       标题=标题->上一页;
     }
     最后=标题->上一个;
     brk(标头);
   } 别的 {
     标头->可用= true;
   }
 }

减少堆的大小是一个简单的优化,但仍然存在挑战。在下一篇文章中,我们将讨论如何避免为小请求重复使用非常大的内存块。

(这篇文章是 Implementando malloc() e free() — reduzindo ainda mais o heap 的翻译,首次发表于 Suspensão de Descrença。)

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