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__mt_alloc源码分析(5)

2013年12月12日 ⁄ 综合 ⁄ 共 4175字 ⁄ 字号 评论关闭

__pool<false>的内存分

本节研究__pool<false>在分配内存时做的事情。回忆一下__mt_alloc:: allocate函数的内容,一般情况下用户通过某个bin_M_first[0]可以得到想要的内存,但是在_M_first[0]0时,__mt_alloc:: allocate调用了:

 

701       // Null, reserve.

702       __c = __pool._M_reserve_block(__bytes, __thread_id);

 

那么_M_reserve_block做了些什么?我们来看一下。

 

<mt_allocator.cc>

117    char*

118    __pool<false>::_M_reserve_block(size_t __bytes, const size_t __thread_id)

 

函数_M_reserve_block的原型,参数__bytes是用户申请的内存字节数,__thread_id是当前线程分配的id。在单线程__pool<false>里,__thread_id总是为0

 

119    {

120      // Round up to power of 2 and figure out which bin to use.

121      const size_t __which = _M_binmap[__bytes];

122      _Bin_record& __bin = _M_bin[__which];

123      const _Tune& __options = _M_get_options();

124      const size_t __bin_size = (__options._M_min_bin << __which)

125                    + __options._M_align;

 

__which指出了__bytes字节数归哪个bin管理,于是“(__options._M_min_bin << __which)”得到的就是这个bin管理的字节数上限。但是每个空闲块除了数据区,还有头信息,所以需要加上__options._M_align。最终__bin_size等于每个空闲块的字节大小。

 

126      size_t __block_count = __options._M_chunk_size - sizeof(_Block_address);

127      __block_count /= __bin_size;     

 

可调参数_M_chunk_size__pool每次从OS申请的内存块的大小”,那么在这块内存上能建立起多少个空闲内存块呢?上面的代码就是计算这个的。

注意到刚开始__block_count的值是_M_chunk_size减去sizeof(_Block_address),这说明内存的前几个字节被用于生成_Block_address结构。也许读者还记得bin结构(_Bin_record)里有一个_M_address成员变量,用于记录所有从OS得到的内存块链表,_M_address正好就是指向_Block_address的指针。

 

129      // Get a new block dynamically, set it up for use.

130      void* __v = ::operator new(__options._M_chunk_size);

131      _Block_address* __address = static_cast<_Block_address*>(__v);

132      __address->_M_initial = __v;

133      __address->_M_next = __bin._M_address;

134      __bin._M_address = __address;

 

 

OS申请大小为_M_chunk_size内存,最前面几个字节作为_Block_address_M_initial指向自己,然后把这块内存加入到_M_address链表中。如下图所示。

136      char* __c = static_cast<char*>(__v) + sizeof(_Block_address);

137      _Block_record* __block = reinterpret_cast<_Block_record*>(__c);

138      __bin._M_first[__thread_id] = __block;

139      while (--__block_count > 0)

140        {

141     __c += __bin_size;

142     __block->_M_next = reinterpret_cast<_Block_record*>(__c);

143     __block = __block->_M_next;

144        }

145      __block->_M_next = NULL;

 

用剩下的内存构造出__block_count个空闲内存块,并串连起来,最后__bin._M_first[__thread_id]会指向这个链表的第一个元素。

 

147      __block = __bin._M_first[__thread_id];

148      __bin._M_first[__thread_id] = __block->_M_next;

 

别忘了我们还要给用户返回一个空闲内存块,现在就是取出这个块的时候。

 

150      // NB: For alignment reasons, we can't use the first _M_align

151      // bytes, even when sizeof(_Block_record) < _M_align.

152      return reinterpret_cast<char*>(__block) + __options._M_align;

 

给用户使用的数据区在空闲块的某个偏移位置,这在前面讨论过。

 

153    }

 

__pool<false>的内存释

当用户使用完内存,需要调用__mt_alloc:: deallocate释放,进而会调用__pool<false>::_M_reclaim_block归还给内存池。

 

<mt_allocator.cc>

102    void

103    __pool<false>::_M_reclaim_block(char* __p, size_t __bytes)

 

函数_M_reclaim_block的原型,参数__p是用户归还的内存地址,__bytes是数据区大小。

 

104    {

105      // Round up to power of 2 and figure out which bin to use.

106      const size_t __which = _M_binmap[__bytes];

107      _Bin_record& __bin = _M_bin[__which];

 

找到管理__bytes字节数内存块的bin。几乎每个操作都会涉及到这一步,由此我们知道为什么要用_M_binmap来映射这种关系:用空间换时间。

 

109      char* __c = __p - _M_get_align();

110      _Block_record* __block = reinterpret_cast<_Block_record*>(__c);

 

通过用户给出的数据区地址,得到这个空闲块的首地址,和内存分配里给块地址加上_M_get_align()正好配对。

 

112      // Single threaded application - return to global pool.

113      __block->_M_next = __bin._M_first[0];

114      __bin._M_first[0] = __block;

 

把空闲块加入到_M_first[0]链表里。

 

115    }

 

__pool<false>的销

为了与_M_initialize函数对应,__pool<false>还实现了_M_destroy函数,用于销毁从OS动态申请的内存。不过这个函数实际上根本没有被调用,包括析构函数里也没有。所以__pool仍和其他许多内存池一样,让OS自动回收进程里的所有内存,而不是调用_M_destroy来归还。

 

<mt_allocator.cc>

81     void

82     __pool<false>::_M_destroy() throw()

83     {

84       if (_M_init && !_M_options._M_force_new)

 

如果没有初始化,或者_M_force_newtrue,就不会进行任何辅助内存的申请,这从_M_initialize里可以看出来。

 

85         {

86      for (size_t __n = 0; __n < _M_bin_size; ++__n)

87        {

88          _Bin_record& __bin = _M_bin[__n];

89          while (__bin._M_address)

90            {

91          _Block_address* __tmp = __bin._M_address->_M_next;

92          ::operator delete(__bin._M_address->_M_initial);

93          __bin._M_address = __tmp;

 

归还每个bin里向OS动态申请的内存。也许_M_address的作用就在于此,虽然这里的代码并没有被真正运行过。

 

94            }

95          ::operator delete(__bin._M_first);

 

归还_M_first数组的内存。

 

96        }

97      ::operator delete(_M_bin);

98      ::operator delete(_M_binmap);

 

归还bin数组和_M_binmap映射数组。

 

99         }

100    }

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