C++内存管理18_总结_从最基础到最复杂

Posted 2021-09-04 TianSong

整理于侯捷老师 《C++内存管理机制-从平地到万丈高楼》 视频内容

文档

《C++内存管理机制-从平地到万丈高楼》pdf（来源于网络，十分感谢）

测试环境

• ubuntu-18.4.3
• Qt 5.13.1
• Dev 5.11

其他说明

免费视频来源于b站，可自行搜索，C++内存管理机制-从平地到万丈高楼

课程简介

内存是电脑中的“脑”吗？CPU才是脑，CPU才是计算机中的三魂六魄。但若没有内存，一切只存在于虚无缥缈间，等同于不存在。

内存曾经是宝贵也最昂贵的周边资源，现代程序员无法想象 Dos 时代对内存的锱铢必较。

俱往矣，且看今朝。我们（似乎）有用不完的便宜内存。但表象之下是操作系统和标准库做了大量工作。而如果你开发内存高耗软件，或处于内存受限环境下（例如嵌入式系统），就有必要深刻了解操作系统和标准库为你所作的内存寸管理，甚至需要自行管理内存。

课程分为6讲：

第一讲：Primitives

C++ 语言中于内存相关的所有基础组件（constructs），包括 malloc/free, new/delete, operator new/operator delete, placement new/placement delete, 我将探讨他们的意义、运用方式和重载方式。并以此开发一个小型内存池（memory pool）。

Overview
内存分配的每个层面
四个基本层面的用法
基本构件之一 new/delete expressions
基本构件之二 array new/delete
基本构件之三 placement new/delete
基本构建之分配流程
基本构建之重载
Per-class allocator
Per-class allocator
Common static allocator (第三版)
Macro allocator(第四版)
GNU C++ allocator(第五版)
杂项讨论

[以上章节在博客中进行了部分合并整理]

第二讲：std::allocator

标准库的兴起，意味着我们可以摆脱内存管理的反复琐碎，直接使用容器。但是容器背后的分配器（allocator）攸关容器的速度能效和空间能效。我将比较 Visual C++, Borland C++, GUN C++ 标准库中的 allocator, 并深入探讨其中最精巧的 GNU C++ allocator 的设计。

内存块布局
VC6 allocator
BC5 allocator
GNU allocator
GNU allocator 行为剖析
GNU allocator 源码剖析
GNU allocator 讨论
GNU allocator 监视
GNU allocator 移植到 C 语言

[以上章节在博客中进行了部分合并整理]

第三讲：malloc/free

malloc/free 是所有内存管理手段的最后一里；通过它才和操作系统搭上线。当然你也可以直接调用 system API, 但不建议。因此理解 malloc/free 的内部管理至为重要。我将以 Visual C++ 的 CRT (C RunTime Library)所带的 malloc/free 源代码为基础，深度探索这最基础最关键的内存分配于释放函数。

VC6 和 VC10 的 malloc 比较
Small Block Heap(SBH) 初始化
SBH 行为分析 - 区块大小之计算
SBH 行为分析 - 数据结构
SBH 行为分析 - 分配之详细图解
SBH 行为分析 - 分配 + 释放之连续动作图解
SBH 检讨

[以上章节在博客中进行了部分合并整理]

第四讲：loki::allocator

即使知名如 GNU C++ pool allocator, 也有其小缺陷。Loki(一套作风前沿的程序库)的 allocator 设计精简功能完整几无缺点，很值得我们深究。

上中下三个 classes 分析
Loki::allocator 行为图解
class Chunk 分析
class FixedAllocator 分析
Loki::allocator 检讨

[以上章节在博客中进行了部分合并整理]

第五讲：其它主题

除了 std::allocator， GNU C++ 还带不少 allocators， 他们不是标准库的一部分，可视为标准库的扩充。我将探讨这些扩充的 allocator, 特别是 bitmap_allocator。

我们谈的不只是应用，还深入设计原理与实现手法。在理解了这么多底层（Windows Heap, CRT malloc/free, C++ new/delete, C++ allocator）之后，也许你终于焕然大悟，再不需自行管理内存了；或也许你终于有能力想象，该在何处以何种方式加强内存管理。

你将获得整个 video 课程的完整讲义（也就是 video 呈现的每一张投影片书面），和一个完整程序包括代码文件 .cpp 和可执行文件.exe。你可以在视频过程中随时停格 -- 这的确很需要时间和脑力，却能令你脑洞大开。

GNU C++ 对 allocator 的描述
VS2013 标准分配与 new_allocator
G4.9 标准分配器与 new_allocator
G4.9 malloc_allocator
G4.9 array_allocator
G4.9 debug_allocator
G4.9 __pool_alloc
G4.9 bitmap_allocator
G4.9 使用 G4.9 分配器

[以上章节在博客中进行了部分合并整理]