在 Mac OS X 上诊断堆碎片？

Question

我正在编写的 Core Foundation 应用程序消耗的内存（根据 Activity Monitor 中的“Real Mem”计数）似乎比我实际分配的要多。

我已通过 Instruments 中的 Live Bytes Allocations 视图确认我的实际分配是我期望的（大约 10MB），但是 Activity Monitor 中的“Real Mem”计数显示 > 60MB 并且显然还在增长。我也使用 Instruments 确认没有泄漏。

我的应用程序保留了一个大小不一的缓冲区的大队列，并且在添加/删除队列项时不断地使用 free()-ing 和 malloc()-ing 缓冲区。

阅读了一些关于堆碎片的信息后，这似乎可以解释正在发生的事情。所以我的问题如下：

1. 有什么方法可以在 OS X 上确认这一点，例如也许得到堆的视觉表示？
2. 是否有适用于 OS X 的可选低碎片堆管理器，就像适用于 Windows 一样？

对于任何想要复制问题的人，以下示例代码很好地显示了相同的症状：

#define MAX_SIZE (10*1024*1024)

int main (int argc, const char * argv[])
{

size_t actual_alloc=0;
size_t max_alloc=0;

char *bigbuf=NULL;
size_t bigsize=0;

for  (long x=0; x<10000000; x++)
{
    if (bigbuf!=NULL)
    {
        actual_alloc -= bigsize;
        free(bigbuf);
    }

    bigsize = rand() % MAX_SIZE; // alloc random amount up to MAX_SIZE
    bigbuf = (char*)malloc(bigsize);
    memset(bigbuf, 'x', bigsize);
    actual_alloc += bigsize;

    if (actual_alloc > max_alloc)
        max_alloc = actual_alloc;

    if (x%100==0)
    {
        printf("alloc = %u \t max = %u\n", 
             (unsigned long)actual_alloc, (unsigned long)max_alloc);

        // max_alloc tends towards 10MB, 
        //  "Real Mem" in activity monitor tends towards 60MB
    }
}


return 0;
}

如果你从上面的代码中移除随机元素，你会得到大约 10MB 的进程内存使用量。

Answer 1

堆是一个复杂的数据结构，你看到的很正常。仅仅因为你 free() 一个缓冲区并不意味着库正在将该内存返回给操作系统。系统调用是有代价的，所以当分配系统请求一块内存时，它往往会请求比它需要的更多的内存，以便后续分配可以返回内存而无需进入内核。堆还可能为不同的分配大小维护几个分配区域，以避免长时间搜索和碎片。通过分配随机大小，您已经成功地初始化了其中的几个桶。

您无法预测您链接的内存分配子系统或其他系统库的行为，因此 Activity Monitor 或 top 或任何其他工具不会为您提供有意义的信息。如果您想跟踪内存分配或泄漏，请使用 malloc 调试器或 valgrind 等工具。