内存池的实现原理

可以按合作伙伴系统或按链表实现

两者都扩展了brk堆的上限

Malloc使用mmap的第二种用法（映射匿名）。

1）当开放空间小于128K时，调用brk()函数。malloc的底层实现是brk()系统调用函数，该函数主要移动_enddata指针（这里是_enddata）。time是指Linux地址空间中堆段的结束地址，而不是数据段的结束地址）。

2）当开辟空间大于128K时，系统调用mmap()函数在虚拟地址空间（堆和栈之间，称为“文件映射区”）寻找一块空间开辟）。

Malloc函数用于动态分配内存。为了减少内存碎片和系统调用的成本，malloc使用内存池。它首先申请一大块内存作为堆区，然后将堆区划分为多个内存块，以块为基本单位。的内存管理。当用户请求内存时，直接从堆区域分配合适的空闲块。Malloc使用隐式链表结构将堆划分为不同大小的连续块，包括已分配块和未分配块。同时，malloc使用显式链表结构来管理所有空闲块，即使用双向链表来连接空闲块，每个空闲块注册一个连续的未分配地址。

分配内存时，Malloc会通过隐式链表遍历所有空闲块，选择符合分配要求的块；当合并内存时，malloc使用边界标记方法，基于每个块的数量。前后块是否已经分配决定是否合并块。

1.空闲存储以空闲链表（升序地址）的形式组织。每个块包含一个长度、一个指向下一个块的指针以及一个指向其存储空间的指针。（因为程序中有些地方可能不是通过malloc调用请求的，所以malloc管理的空间不一定是连续的。）
2当有应用程序请求时，malloc会扫描空闲列表，直到发现一个大文件足够块。到（第一次适应）（因此每次调用malloc时花费的时间并不完全相同）。
3.如果该块与请求的大小匹配，则将其从链表中删除并返回给用户。如果块太大，则分为两部分，最后一部分交给用户，剩余部分留在空闲列表中（改变头信息）。因此，malloc分配一段连续的内存。
4.释放时，首先在空闲链接列表中查找可以插入已释放块的合适位置。如果释放块的任一侧都是空闲块，则将这两个块组合成一个更大的块，以减少内存碎片。

为什么brk、sbrk、mmap都是系统调用，如果每次申请内存的时候都调用的话，每次都会产生一个系统调用，其次会影响性能，所以容易产生碎片，因为堆从低地址到高地址，如果高地址的内存不释放，低地址的内存就无法被回收。
所以malloc采用了内存池管理方式（ptmalloc采用边界标记方式将内存划分为很多块来管理内存分配和回收。为了提高内存函数malloc内存分配的效率，ptmalloc会请求一部分内存当我们申请和释放内存的时候，ptmalloc会预先从操作系统中获取一些内存，并使用一些策略来决定是否在操作系统中回收它，从而允许用户申请和释放更多的内存。高效并避免过多的内存碎片