操作系统中的内存分配答案

【问题标题】：Memory allocation in OS操作系统中的内存分配
【发布时间】：2017-07-11 06:57:43
【问题描述】：

用 C++ 编写这个简单的代码：

#include <iostream>
#include <memory>
#include <vector>
using namespace std;

class Empty{};

int main() {
    array<unique_ptr<Empty>, 1024> empties;

    for(size_t i =0; i < 1024; i++){
        empties[i] = make_unique<Empty>();
    }

    for(auto& element : empties){
        cout << "ptr: " << element.get() << endl;
    }

    return 0;
}

在 ideone.com 或 Windows 中运行时，我们得到以下结果：

ptr: 0x2b601f0c9ca0
ptr: 0x2b601f0c9cc0
ptr: 0x2b601f0c9ce0
ptr: 0x2b601f0c9d00
ptr: 0x2b601f0c9d20
ptr: 0x2b601f0c9d40
ptr: 0x2b601f0c9d60 ...

对我来说这很奇怪。操作系统或标准库中什么样的分配算法可能会导致地址没有分配，其结尾的数字不是0？

我做这个实验的原因是，鉴于操作系统使用伙伴算法，管理页面和分配请求将导致操作系统分配一块连续的内存，然后分配几个下一个分配（直到用完分配的内存）应该分配在附近。如果是这样的话，那么在某些情况下，列表的缓存问题可能不会那么重要，但我得到了我没想到的结果。

分配节点中从右数第二个数字也是完全随机的。什么可能导致这种行为？

【问题讨论】：

我不知道您使用的是什么操作系统，但至少 Linux 将所有堆分配对齐为 16 字节。一些像 llvm 团队这样狡猾的人实际上使用这个事实来存储那些总是零位的东西。
操作系统本身与此无关。操作系统分配页面，程序的分配器（可能来自您动态链接到的标准库，可能随操作系统提供，但不是操作系统本身）将页面细分为分配的块。它可能需要一些空间用于跟踪信息，出于效率/碎片相关原因对齐分配等。空分配成本 32 字节并非不合理/闻所未闻。
即使结构是空的，它仍然需要有一个可寻址的大小。添加到该大小的将是系统分配器对齐和填充。
连续指针值之差为 32（字节）。这不是“完全随机的”。看起来很正常，符合我的预期。
@SanderDeDycker 对我来说预计是 8 个字节，因为它是可寻址单元的最小化

标签： c++ c++11 memory memory-management dynamic-memory-allocation

【解决方案1】：

如果我没记错的话，C++ 中类的最小大小是一个字节。由于类之间存在一致的 32 字节间距，因此这可能恰好是您创建的空类的大小。要确定这一点，请尝试添加

std::cout << "Empty class size: " << sizeof(Empty) << std::endl;

它可能不会是 32 字节，相反，每个对象之间可能会有一些一致的间距。

注意：这是否为您编译。它不适合我，因为空不能被隐式初始化。

【讨论】：

是的 :) ideone.com/9lWs7Z。初始化应该没有问题，因为 unique_ptr 有默认构造函数。
嗯。这很奇怪。将 clang 与 --std=c++14 一起使用，然后使用 IDK。
请参考上面评论中给出的链接以获得提示:)

【解决方案2】：

请注意打印的指针不准确，当它们可以分配到完全不同的页面时，操作系统允许您将它们视为后续指针。

【讨论】：

为什么要分配到不同的页面？
你在说什么操作系统？
Windows 操作系统，但我想 Linux 上也会发生同样的情况
@DawidPi 我实际上是在问 user2733996 :)
您指的是虚拟地址还是物理地址？物理地址没有任何意义。