[转]malloc/free 的开销,如何去掉这种开销?忘记free内存泄漏怎么办?

jackxiang 2014-12-4 00:16 | |
背景:C语言里重新分配及释放结构体会产生一些开销,可能导致巨大的性能瓶颈。解决这个问题的一个办法是为分配的结构体单独维护一个表。当用户不需要某个结构体实例时,将其返回结构体池中。当我们需要某个实例时,从结构体池中获取一个对象。如果池中没有可用的元素,我们就可以动态分配一个实例。这种方法高效地维护一个结构体池,能按需重复使用动态内存。
     一般的malloc实现,对一块已分配的内存,都有两个机器字的簿记,甚至更多。如果不需要排错,理论上讲,只需要一个字长的额外开销,用来记录这块内存的尺寸(放在intptr[-1]处是个好主意)。
为什么需要这个开销呢?因为free传入的只是个指针,它不知道要释放多大的内存,因此free内部必须通过某种方式来获得这块内存的尺寸。
可以想象,如果用 malloc/free 来作为一个关联数组(map)的分配器,要浪费不少内存。不过好在实际数据的尺寸往往比额外消耗要大很多,相比起来,浪费的比例不算很大,况且现在内存还很便宜。
其实,打造一个高效的分配器并不难,难的是它的适用范围(多线程?cell尺寸,chunk尺寸,对齐,排错...),如果可以忍受这些缺陷,或者说是限制,还是比较值得的。下一步就是它的灵活性——让它可以更加容易集成进其它系统。
对于C标准库,如果能增加一个/一族这样的分配器,还是很有价值的。从理论上讲,只要free时多传一个size参数,就可以完全去掉额外的开销。这样两个函数就可以做到:

这样做还有一个额外的好处,就是可以更好地对齐,假定程序需要按32字节对齐,malloc/free 就至少需要32字节做簿记,如果再加上内存越界检测,就需要64字节。salloc/sfree则只需要将分配的内存对齐到32字节边界即可。

但是这对程序的正确性要求很高,malloc/free中,内存越界检测可以很容易实现,而salloc/sfree就完全做不到(除非增加额外簿记)。一个好主意是可以在debug版中加入这些差错功能,而在release版中去掉。

更好(确切地讲应该是更灵活)的方案是,实现一个


而让 salloc/sfree简单地作为 mpool 的包装。

gcc的std::allocator基本上是按这样的方式实现的,只不过,它的size参数,大多数时刻是自动传递的(知道具体的class/struct,也就知道它的尺寸)。实现方式上,使用 size_aligned/align 作为索引去访问特定尺寸的mempool,一个 mempool 是多个链表串起来的大chunk,每个chunk内部是链表穿起来的cell。这也许是最好的实现方式了,除了节省的额外空间开销,时间开销上,如果不考虑加锁,一次alloc平均可以在10时钟周期内完成,dealloc用的时间更短。相比之下malloc/free耗的时间也要多得多。
原文来自:http://blog.csdn.net/whinah/article/details/4693828

如何减少频繁分配内存(malloc或者new)造成的内存碎片?
高性能之内存池(频繁使用malloc和new会降低性能)
内存池(Memory Pool)是一种内存分配方式。 通常我们习惯直接使用new、malloc等API申请分配内存,这样做的缺点在于:由于所申请内存块的大小不定,当频繁使用时会造成大量的内存碎片并进而降低性能。内存池则是在真正使用内存之前,先申请分配一定数量的、大小相等(一般情况下)的内存块留作备用。当有新的内存需求时,就从内存池中分出一部分内存块,若内存块不够再继续申请新的内存。这样做的一个显著优点是尽量避免了内存碎片,使得内存分配效率得到提升。

(1)针对特殊情况,例如需要频繁分配释放固定大小的内存对象时,不需要复杂的分配算法和多线程保护。也不需要维护内存空闲表的额外开销,从而获得较高的性能。
(2)由于开辟一定数量的连续内存空间作为内存池块,因而一定程度上提高了程序局部性,提升了程序性能。
(3)比较容易控制页边界对齐和内存字节对齐,没有内存碎片的问题。
(4)当需要分配管理的内存在100M一下的时候,采用内存池会节省大量的时间,否则会耗费更多的时间。
(5)内存池可以防止更多的内存碎片的产生
(6)更方便于管理内存
转自:http://blog.sina.com.cn/s/blog_6abf2c040101fj3f.html


忘记free内存泄漏怎么办?
linux C内存泄露检测实现及内存泄露检测的一般方法
linux中,由于使用malloc或alloc而没有free掉申请的内存,就会造成内存的泄露。通常,来讲为了避免内存泄露的情况出现,一般要求,我们尽量的malloc之后,调用free。但是总会有忘记free的时候啊。一般可以有如下几种方式来避免内存泄露:

1)  使用智能指针,这个在C++中较为常见;

2)  使用内存池;

3)  自己封装一层malloc/free等等。当申请内存时,将申请信息放入到一个已分配内存信息链表里面。free时,删除对应的信息表的节点。在程序执行结束前,扫瞄该信息表,若还存在信息节点,那么该节点记录的就是泄露的内存信息。若链表为空,那就是说没有发生内存泄露;

4)使用检测工具检测内存泄露,进而修补程序,这样的工具有比如Valgrind等等。

摘录自:http://www.xuebuyuan.com/1764051.html

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最后编辑: jackxiang 编辑于2014-12-4 00:21
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