C ++新的内存分配碎片

Question

我试图查看新分配器的行为以及为什么它不会连续放置数据。

我的代码：

struct ci {
    char c;
    int i;
}

template <typename T>
void memTest()
{
    T * pLast = new T();
    for(int i = 0; i < 20; ++i) {
         T * pNew = new T();
         cout << (pNew - pLast) << " ";
         pLast = pNew;
    }
}

所以我用char，int，ci运行它。大多数分配是从最后一个固定长度，有时从一个可用块到另一个块有奇怪的跳跃。

sizeof（char）：1 平均跳转：64字节

sizeof（int）：4 平均跳跃：16

sizeof（ci）：8（int必须放在4字节对齐上） 平均跳跃：9

任何人都可以解释为什么分配器像这样分段内存？另外，为什么char的跳转比int和包含int和char的结构大得多。

Answer 1

有两个问题：

• 大多数分配器在块开始之前存储一些额外的数据（通常是块大小和几个指针）
• 通常有对齐要求 - 现代操作系统通常分配至少8字节边界。

所以你几乎总是会在连续分配之间找到某种差距。

当然，你不应该依赖任何特定的行为来做这样的事情，实现可以自由地随意做。

Answer 2

您的代码包含一个错误，要知道指向它们的指针的距离（char *），否则增量的大小为（T）。

Answer 3

这不是碎片，它只是将您的分配大小四舍五入到圆块大小。

在一般编程中，您不应该注意由new等通用分配器返回的内存地址模式。当你关心分配行为时，你应该总是使用一个特殊用途的分配器（boost :: pool，你自己编写的东西等）

例外情况是，如果您正在研究分配器，在这种情况下，您可能会做更糟糕的事情，而不是为简单的分配器获取K&R的副本，这可能有助于您了解new如何获取其内存。

Answer 4

通常，您不能依赖于特定的内存放置。内存分配器的内部簿记数据和对齐要求都会影响块的放置。不需要连续分配块。

此外，一些系统会给你甚至“陌生”的行为。许多现代Linux系统都启用了堆随机化，其中新分配的虚拟内存页面放置在随机地址中，以使某些类型的安全漏洞利用更加困难。对于虚拟内存，不同的分配块地址并不一定意味着物理内存是分段的，因为不需要虚拟地址空间密集。

Answer 5

正如其他人已经说过的那样，基本上你无法控制内存管理系统的工作方式。如果你分配了许多单个对象，那么可能会导致碎片化，并且你无法对此做任何事情。

但是，如果您需要对象在内存中以连续顺序排列，则可以编写自己的内存分配器，该分配器在malloc()或new之上运行。控制碎片的一种方法是分配更大的内存块，然后使用placement new（链接到C ++ FAQ Lite）在此块内构建实际的单个对象。

（这当然是有效的，因为对malloc()或new T[]的调用可以保证返回一个连续的内存块。一个单独的分配对象不能被分段;碎片只能导致多个已分配的对象。）

Answer 6

对于小分配，boost有一个非常简单的分配器，我用它叫boost :: simple_segregated_storage

它创建了一个自由和使用过的块的副本，大小相同。只要你只分配它的设置块大小，就不会产生外部碎片（如果你的块大小大于请求的大小，你可能会得到一些内部碎片。）如果你在这里使用它，它也会运行O（1）方式。非常适合小型分配，其中模板编程很常见。