实现 malloc() 和 free() — 将元数据添加到内存块

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：

typedef 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。”

以上就是实现 malloc() 和 free() — 将元数据添加到内存块的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！