8.4 动态内存分配

动态内存分配器维护着一个进程的虚拟内存区域，称为堆。分配器将堆视作一组大小不同的块的集合来维护。

显式分配器(explicit allocator)，要求应用显式地释放任何已分配的块。例如，C标准库提供一种叫做malloc程序包的显式分配器。C程序通过调用malloc函数来分配一个块，并通过调用free函数来释放一个块。C++中的new和delete操作符与C中的malloc和free相当。

隐式分配器(implicit allocator)，另一方面，要求分配器检测一个已分配块何时不再被程序所使用，那么就释放这个块。隐式分配器也叫做垃圾收集器(garbage collec-tor)，而自动释放未使用的已分配的块的过程叫做垃圾收集(garbage collection)。例如，诸如Lisp、ML以及Java之类的高级语言就依赖垃圾收集来释放已分配的块。

malloc函数返回一个指针，指向大小为至少size字节的内存块。

malloc对请求的相应是：从空闲块的前部切出一个n子大小的块，并返回一个指向这个块的第一个字的指针。

碎片

造成堆利用率很低的主要原因是一种称为碎片(fragmentation)的现象，当虽然有未使用的内存但不能用来满足分配请求时，就发生这种现象。有两种形式的碎片：内部碎片和外部碎片。

分割空闲块

一旦分配器找到一个匹配的空闲块，它就必须做另一个策略决定，那就是分配这个空闲块中多少空间。一个选择是用整个空闲块。虽然这种方式简单而快捷，但是主要的缺点就是它会造成内部碎片。如果放置策略趋向于产生好的匹配，那么额外的内部碎片也是可以接受的。然而，如果匹配不太好，那么分配器通常会选择将这个空闲块分割为两部分。

合并空闲块

当分配器释放一个已分配块时，可能其他空闲块与这个新释放的空闲块相邻，这些邻接的空闲块可能引起一种假碎片的现象，就是许多可用的空闲块被切割成小的无法使用的空闲块。

为了解决假碎片问题，任何实际的分配器都必须合并相邻的空闲块，这个过程称为合并(coalescing)。这就出现了一个重要的策略决定，那就是何时执行合并。分配器可以选择立即合并(immediate coalescing)，也就是在每次一个块被释放时，就合并所有的相邻块。或者它也可以选择推迟合并(deferred coalescing)，也就是等到某个稍晚的时候再合并空闲块。例如，分配器可以推迟合并，直到某个分配请求失败，然后扫描整个堆，合并所有的空闲块。

 带边界标记的合并

这种思想，是在每个块的结尾处添加一个脚部(footer，边界标记)，其中脚部就是头部的一个副本。如果每个块包括这样一个脚部，那么分配器就可以通过检查它的脚部，判断前面一个块的起始位置和状态，这个脚部总是在距当前块开始位置一个字的距离。