关键过程

  • 首先在 _libc_malloc 函数中先判断 __malloc_hook 函数指针是否为空，如果不为空则调用 __malloc_hook 函数。
  • 如果存在tcache且有相应大小的chunk则将其从tcache中取出并返回结果
  • 调用int malloc函数
    首先将申请的内存的字节数转化为chunk的大小
    如果arena未初始化，则调用sysmalloc向系统申请内存，然后将获取的chunk返回
    如果申请的chunk大小不超过fast bin的最大值，则尝试从对应的fast bin的头部获取chunk后，如果对应的fast bin还有chunk并且大小在tcache范围就将它们依次从头节点取出放到tcache中，直到把tcache放满。最后将申请到的chunk返回。
    - 如果申请的 chunk 在 small bin 大小范围则进行与 fast bin 一样的操作，只不过这次取 chunk 是依次从链表尾部取。
    - - 如果申请的 chunk 在 large bin 大小范围则调用 malloc_consolidate 函数将 fast bin 中的 chunk 合并后放入 unsorted bin 。
    - 循环进行如下操作：
    - 循环取unsorted bin最后一个chunk
    - 如果用户的请求为small bin chunk,那么我们首先考虑last reminder,如果当前chunk是last remainder,且last reminder是unsorted bin中的唯一一个chunk，并且last reminder的大小分割后还可以作为一个chunk,则从last reminder中切下一块内存返回
    - - 如果 chunk 的大小恰好等于申请的 chunk 大小，则如果该内存大小在 tcache 范围且 tcache 没有满，则先将其放入 tcache，之后会考虑从 tcache 中找 chunk 。否则直接将找到的 chunk 返回。
    - 根据chunk大小将其放入small bin或large bin中。对于small bin,首先特判加入链表尾部的情况，如果不在链表尾部则从头部遍历找位置，如果large bin中有与加入的chunk大小相同的chunk,则加到第一个相等chunk后面，否则加到合适位置后还需要更新nextsize指针
    - 尝试从tcache找chunk
    - 如果循环超过10000次则跳出循环
    - - 尝试从 tcache 找 chunk 。
    - 如果申请chunk大小不在small bin 范围，则从后往前遍历对应large bin ,找到第一个不小于申请chunk大小的chunk。为了unlink时避免修改nextsize的操作，如果存在多个合适的chunk则选第二个chunk.如果选取的chunk比申请的chunk大不少于MINSIZE，则需要将多出来的部分切出来作为remiander,并将其加入unsorted bin头部。然后将获取的chunk返回。
    - 找一个chunk范围比申请chunk大的非空bin里面找最后一个chunk,这个过程用binmap优化，同时也可以更新binmap的状态。这个chunk上切下所需的chunk,剩余部分放入unsorted bin头部。然后将获取的chunk返回。
    - 如果top chunk切下所需chunk剩余部分还是不小于MINSIZE则从top chunk上切下所需chunk返回
    - - 如果 fast bins 还有 chunk 则调用 malloc_consolidate 合并 fast bin 中的 chunk 并放入 unsorted bin 中，然后继续循环。
    - 最后 sysmalloc 系统调用向操作系统申请内存分配 chunk
    - 如果 arena 没有初始化或者申请的内存大于 mp_.mmap_threshold，并且 mmap 的次数小于最大值，则使用 mmap 申请内存。然后检查一下是否 16 字节对齐然后更新 mmap 次数和 mmap 申请过的最大内存大小后就将 chunk 返回。
    • 如果 arena 没有初始化就返回 0
    • 对之前的 top chunk 进行检查，如果是 dummy top 的话，因为是用 unsorted bin 表示的，因此 top chunk 的大小需要是 0 。否则堆的大小应该不小于 MINSIZE，并且前一个堆块应该处于使用中，并且堆的结束地址应该是页对齐的，由于页对齐的大小默认是 0x1000，所以低 12 个比特需要为 0。除此之外，top chunk 大小必须比申请 chunk 大小加上 MINSIZE 要小。
    • 如果 arena 不是 main arena
      • 尝试将 top chunk 所在的 heap 扩展大小，如果成功则更新 arena 记录的内存总大小 system_mem 和 top chunk 大小。
      • 尝试申请一个新的 heap 。设置新的 heap 以及 arena 的参数并且将原来的 top chunk 先从尾部切下 2 个 0x10 大小的 chunk ，剩余部分如果不小于 MINSIZE 则将其释放掉。
      • 否则，如果前面没有执行到 mmap 申请 chunk 的分支就尝试执行。
      • 如果 arena 是 main arena
        - 计算需要获取的内存大小。需要获取的内存大小等于申请的 chunk 大小加上 0x20000 和 MINSIZE 。如果堆空间连续，则可以再减去原来内存的大小。然后将需要获取的内存大小与页大小对齐。
        - sbrk 扩展内存如果成功则会尝试调用一个 hook 函数，否则 mmap 申请内存，然后 brk 移到申请的内存处并设置堆不连续参数。
        - 如果成功获取到内存，则更新 arena 记录的内存总大小 system_mem 和 sbrk_base。之后对一系列的情况进行处理，在这期间，之前的 top chunk 会被从尾部切下两个 0x10 大小的chunk，剩余部分如果不小于 MINSIZE 则将其释放掉。
        - 最后从新获取的 top chunk 上切下所需的 chunk 并返回。

源码分析

assert (!victim || chunk_is_mmapped (mem2chunk (victim)) ||

          ar_ptr == arena_for_chunk (mem2chunk (victim)));

  ‘//确保只有三种情况，即要么没申请成功，要么是通过mmap获取的内容，要么是从当前线程对应的thread_arena 管理的内存中获取的’

  return victim;
//返回到申请的内存

int_malloc

static void * _int_malloc (mstate av, size_t bytes) {

  INTERNAL_SIZE_T nb;               /* 请求的chunk_size */

  unsigned int idx;                 /* 对应bin数组中的index */

  mbinptr bin;                      /* 指向对应bin的指针 */

  mchunkptr victim;                 /* 指向分配的chunk */

  INTERNAL_SIZE_T size;             /* 分配的chunk的size */

  int victim_index;                 /* 分配的chunk的bin的index */

  mchunkptr remainder;              /* 指向分割后剩下的那块chunk */

  unsigned long remainder_size;     /* 分割后剩下的那块chunk的size */

  unsigned int block;               /* bit map traverser */

  unsigned int bit;                 /* bit map traverser */

  unsigned int map;                 /* 一个block值 */

  mchunkptr fwd;                    /* 用于链表操作 */

  mchunkptr bck;                    /* 用于链表操作 */

  const char *errstr = NULL;        /* 报错字符串指针 */

  checked_request2size (bytes, nb); /* 计算chunk_size */