[草稿] ptmalloc 的一些参数

前言

本文贴一些 ptmalloc（glibc2.31 版本）简单的参数，以及用到的便利函数

有必要说明一下，作者对这些取值的解释基本都是 in practice（也有少数是必要的设计），因此也不用过于纠结，见识一下吧

背景

这里就不介绍 ptmalloc 的完整设计了，一方面是自己也没时间全部分析，另一方面是网上挺多优质介绍的

我目前对 ptmalloc 里的数据结构做了一些简单 RTFSC 分析，和下面的内容强关联，感兴趣也可看看：malloc at master · Caturra000/RTFSC · GitHub

最小大小

/* The smallest size we can malloc is an aligned minimal chunk */
#define MINSIZE  \
  (unsigned long)(((MIN_CHUNK_SIZE+MALLOC_ALIGN_MASK) & ~MALLOC_ALIGN_MASK))

/* The smallest possible chunk */
#define MIN_CHUNK_SIZE        (offsetof(struct malloc_chunk, fd_nextsize))

/* The corresponding bit mask value.  */
#define MALLOC_ALIGN_MASK (MALLOC_ALIGNMENT - 1)

/* MALLOC_ALIGNMENT is the minimum alignment for malloc'ed chunks.  It
   must be a power of two at least 2 * SIZE_SZ, even on machines for
   which smaller alignments would suffice. It may be defined as larger
   than this though. Note however that code and data structures are
   optimized for the case of 8-byte alignment.  */
#define MALLOC_ALIGNMENT (2 * SIZE_SZ < __alignof__ (long double) \
              ? __alignof__ (long double) : 2 * SIZE_SZ)
// 注：long double为16字节

/* The corresponding word size.  */
#define SIZE_SZ (sizeof (INTERNAL_SIZE_T))
// 等同于size_t

这里使用 + 和 ~ 操作进行对齐补位

MASK 需要二进制全 1111

这样算出来是 MASK+1 的倍数（包括 0）

MINSIZE 等价于 MIN_CHUNK_SIZE

由 offset 可得，具体完整大小在 64 位下是 32 字节

即 chunk header + fd + bk

这应该是指带元数据下的大小，如果是用户请求，那就是最小 16 字节

因此你尝试 malloc(0) 可能是直接 padding 到 16 字节的 （但是也允许返回 errno）

follow up：最大大小呢？

见上面 RTFSC 链接

对齐判断

/* Check if m has acceptable alignment */
#define aligned_OK(m)  (((unsigned long)(m) & MALLOC_ALIGN_MASK) == 0)

mmap 阈值

/* There is only one instance of the malloc parameters.  */
static struct malloc_par mp_ =
{
  .top_pad = DEFAULT_TOP_PAD,
  .n_mmaps_max = DEFAULT_MMAP_MAX,
  .mmap_threshold = DEFAULT_MMAP_THRESHOLD,
  .trim_threshold = DEFAULT_TRIM_THRESHOLD,
#define NARENAS_FROM_NCORES(n) ((n) * (sizeof (long) == 4 ? 2 : 8))
  .arena_test = NARENAS_FROM_NCORES (1)
#if USE_TCACHE
  ,
  .tcache_count = TCACHE_FILL_COUNT,
  .tcache_bins = TCACHE_MAX_BINS,
  .tcache_max_bytes = tidx2usize (TCACHE_MAX_BINS-1),
  .tcache_unsorted_limit = 0 /* No limit.  */
#endif
};

#ifndef DEFAULT_MMAP_THRESHOLD
#define DEFAULT_MMAP_THRESHOLD DEFAULT_MMAP_THRESHOLD_MIN
#endif

/*
  MMAP_THRESHOLD_MAX and _MIN are the bounds on the dynamically
  adjusted MMAP_THRESHOLD.
*/
#ifndef DEFAULT_MMAP_THRESHOLD_MIN
#define DEFAULT_MMAP_THRESHOLD_MIN (128 * 1024)
#endif

mmap 阈值并不区分 32 位还是 64 位，总是 128KB

bin 划分

#define NBINS             128

除 fast bins 外，总个数为 128

#define NFASTBINS  (fastbin_index (request2size (MAX_FAST_SIZE)) + 1)

/* The maximum fastbin request size we support */
#define MAX_FAST_SIZE     (80 * SIZE_SZ / 4)

/* pad request bytes into a usable size -- internal version */
/* Note: This must be a macro that evaluates to a compile time constant
   if passed a literal constant.  */
#define request2size(req)                                         \
  (((req) + SIZE_SZ + MALLOC_ALIGN_MASK < MINSIZE)  ?             \
   MINSIZE :                                                      \
   ((req) + SIZE_SZ + MALLOC_ALIGN_MASK) & ~MALLOC_ALIGN_MASK)

/* offset 2 to use otherwise unindexable first 2 bins */
#define fastbin_index(sz) \
  ((((unsigned int) (sz)) >> (SIZE_SZ == 8 ? 4 : 3)) - 2)

手算是不可能的，放到 vs code 里看看

算出 fast bins 个数 NFASTBINS 为 10

并且可以知道，fast bins 的最大阈值为 160 字节

#define NSMALLBINS         64

small bins 的个数是 64？其实是 62，看 RTFSC 怎么算的

#define MIN_LARGE_SIZE    ((NSMALLBINS - SMALLBIN_CORRECTION) * SMALLBIN_WIDTH)

这是用于划分 small bins 和 large bins 的值，64 位下位 1024

即大于等于 1024 的 chunk 才有资格放入 large bin

TODO 公差数组

References

malloc - Glibc source code (glibc-2.31) - Bootlin