为什么 malloc 在我达到某个阈值之前不分配内存？

Question

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
        size_t sz = atol(argv[1]);
        char *arr = malloc(sz);

        sleep(10);
}

我编译了这段代码并尝试运行它，使用pmap查看程序的内存映射。

当我使用像 1024000 这样的大数字时，我得到这样的映射：

3901:   ./alloc_program 1024000
0000560192f43000      4K r---- alloc_program
0000560192f44000      4K r-x-- alloc_program
0000560192f45000      4K r---- alloc_program
0000560192f46000      4K r---- alloc_program
0000560192f47000      4K rw--- alloc_program
0000560192fac000    132K rw---   [ anon ]
00007f75b69e9000   1004K rw---   [ anon ]     <---- I believe this is the allocated memory
00007f75b6ae4000    148K r---- libc-2.31.so
00007f75b6b09000   1504K r-x-- libc-2.31.so
00007f75b6c81000    296K r---- libc-2.31.so
00007f75b6ccb000      4K ----- libc-2.31.so
00007f75b6ccc000     12K r---- libc-2.31.so
00007f75b6ccf000     12K rw--- libc-2.31.so
00007f75b6cd2000     24K rw---   [ anon ]
00007f75b6ce7000      4K r---- ld-2.31.so
00007f75b6ce8000    140K r-x-- ld-2.31.so
00007f75b6d0b000     32K r---- ld-2.31.so
00007f75b6d14000      4K r---- ld-2.31.so
00007f75b6d15000      4K rw--- ld-2.31.so
00007f75b6d16000      4K rw---   [ anon ]
00007ffe2b26e000    132K rw---   [ stack ]
00007ffe2b318000     12K r----   [ anon ]
00007ffe2b31b000      4K r-x--   [ anon ]
ffffffffff600000      4K --x--   [ anon ]
 total             3496K

我想标记的那一行是malloc分配的内存（也许我错了）。但是当我使用像 10240 这样的小数字时，我没有看到任何东西被分配：

3879:   ./alloc_program 10240
000055e428e26000      4K r---- alloc_program
000055e428e27000      4K r-x-- alloc_program
000055e428e28000      4K r---- alloc_program
000055e428e29000      4K r---- alloc_program
000055e428e2a000      4K rw--- alloc_program
000055e42a257000    132K rw---   [ anon ]
00007f102332c000    148K r---- libc-2.31.so
00007f1023351000   1504K r-x-- libc-2.31.so
00007f10234c9000    296K r---- libc-2.31.so
00007f1023513000      4K ----- libc-2.31.so
00007f1023514000     12K r---- libc-2.31.so
00007f1023517000     12K rw--- libc-2.31.so
00007f102351a000     24K rw---   [ anon ]
00007f102352f000      4K r---- ld-2.31.so
00007f1023530000    140K r-x-- ld-2.31.so
00007f1023553000     32K r---- ld-2.31.so
00007f102355c000      4K r---- ld-2.31.so
00007f102355d000      4K rw--- ld-2.31.so
00007f102355e000      4K rw---   [ anon ]
00007fff1d513000    132K rw---   [ stack ]
00007fff1d570000     12K r----   [ anon ]
00007fff1d573000      4K r-x--   [ anon ]
ffffffffff600000      4K --x--   [ anon ]
 total             2492K

1 - 内存比较小为什么不分配？

2 - 为什么分配的内存大小不完全一样？在第一个运行中，它显示大小为 1004KB 而我只分配了 1000KB.

Answer 1

您在 pmap 输出中看到的几乎可以肯定是 addition malloc arena 需要以满足更大的请求，而不是任何单个请求.

arena 是从中分发分配的内存池，它很有可能从一定大小开始，并且仅按需扩展。

例如，如果初始arena是1000K，任何没有耗尽的分配都不需要获得额外的arenaspace。如果您耗尽 space，进程将尝试从底层环境请求更多的 arena 以满足额外的需求。

至于为什么尺寸不是您要求的尺寸，有（至少）两个可能的原因。首先，arena 不仅仅是为您的目的分配的内存，它还包含控制信息，以便可以正确管理内存（大小、校验和、指针、空闲列表等）。

其次，malloc 可能会过度分配，因为预计这不会是耗尽当前竞技场的最后一个请求。一些内存分配策略甚至在请求更多时双倍当前 arena 大小，以分摊这样做的成本。

Answer 2

1 - Why it doesn't allocate when the memory size is relatively small?

函数 malloc 的任务是在应用程序需要时为应用程序提供内存。从理论上讲，malloc 可以像您建议的那样，将所有内存分配请求转发给操作系统的 kernel，以便它仅充当内核内存分配器的包装器。但是，这有以下缺点：

内核一次只提供大量内存，至少一个 page 内存，根据操作系统的配置，通常至少 4096 字节。因此，如果一个应用程序只要求10个字节的内存，就会浪费很多内存。
System calls 在 CPU 性能方面很昂贵。

出于这些原因，malloc 不将内存分配请求直接转发给内核，而是充当应用程序内存分配请求与内核之间的中介，效率更高。它从内核请求大量内存，以便它可以满足应用程序的许多较小的内存分配请求。

因此，只有在一次请求大量内存时，才会malloc将该内存分配请求转发给内核。

2 - Why the allocated memory size is not exactly the same? In the first run, it shows that the size is 1004KB while I've only allocated 1000KB.

malloc 分配器必须跟踪它授予应用程序的所有内存分配，还必须跟踪内核授予它的所有内存分配。要存储此信息，它需要一些额外的内存 space。这个额外的 space 称为“开销”。

为什么 malloc 在我达到某个阈值之前不分配内存？

Why malloc doesn't allocate memory until I hit a certain threshold?

c

linux

malloc

dynamic-memory-allocation