c++ - new 和 delete[] 比 malloc 和 free 差吗？ (c++/VS2012)

Question

好的，所以，我写了一些代码来检查运行时有多少内存可用。下面是一个完整的(最小的)cpp 文件。

注意:代码并不完美，也不是最佳实践，但我希望您可以专注于内存管理而不是代码。

它的作用(第一部分):

• (1) 在一个内存中分配尽可能多的内存 堵塞。清除那段内存
• (2) 分配尽可能多的中型 block (16MB) 尽可能。清除那段内存。

--> 这很好用

它的作用(第二部分):

• (1) 在一个 block 中分配尽可能多的内存。清除那段内存
• (2) 分配尽可能多的小块 (16kb)。清除那段内存。

--> 这很奇怪!

问题是:如果我再重复一遍，我只能分配 522kb 用于继续运行的 secons ---> ?

这不会发生，如果分配的 block 有例如16MB 大小。

你有什么想法，为什么会这样？

// AvailableMemoryTest.cpp : Defines the entry point for the console application.
//

#include "stdafx.h"

#include <vector>
#include <list>
#include <limits.h>
#include <iostream>


int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{


    auto determineMaxAvailableMemoryBlock = []( void ) -> int
    {
        int nBytes = std::numeric_limits< int >::max();

        while ( true )
        {
            try
            {
                std::vector< char >vec( nBytes );
                break;
            }
            catch ( std::exception& ex )
            {
                nBytes = static_cast< int >( nBytes * 0.99 );
            }
        }
        return nBytes;
    };

    auto determineMaxAvailableMemoryFragmented = []( int nBlockSize ) -> int
    {

        int nBytes = 0;

        std::list< std::vector< char > > listBlocks;

        while ( true )
        {
            try
            {
                listBlocks.push_back( std::vector< char >( nBlockSize ) );
                nBytes += nBlockSize;
            }
            catch ( std::exception& ex )
            {
                break;
            }
        }
        return nBytes;
    };


    std::cout << "Test with large memory blocks (16MB):\n";
    for ( int k = 0; k < 5; k++ )
    {
        std::cout << "run #" << k << "   max  mem block          = " << determineMaxAvailableMemoryBlock() / 1024.0 / 1024.0 << "MB\n";
        std::cout << "run #" << k << "   frag mem blocks of 16MB = " << determineMaxAvailableMemoryFragmented( 16*1024*1024 ) / 1024.0 / 1024.0 << "MB\n";
        std::cout << "\n";
    } // for_k
    

    std::cout << "Test with small memory blocks (16k):\n";
    for ( int k = 0; k < 5; k++ )
    {
        std::cout << "run #" << k << "   max  mem block          = " << determineMaxAvailableMemoryBlock() / 1024.0 / 1024.0 << "MB\n";
        std::cout << "run #" << k << "   frag mem blocks of 16k  = " << determineMaxAvailableMemoryFragmented( 16*1024 ) / 1024.0 / 1024.0 << "MB\n";
        std::cout << "\n";
    } // for_k

    std::cin.get();


    return 0;
}

带有大内存块的输出(这工作正常)

Test with large memory blocks (16MB):
run #0   max  mem block          = 1023.67MB     OK
run #0   frag mem blocks of 16MB = 1952MB        OK

run #1   max  mem block          = 1023.67MB     OK
run #1   frag mem blocks of 16MB = 1952MB        OK

run #2   max  mem block          = 1023.67MB     OK
run #2   frag mem blocks of 16MB = 1952MB        OK

run #3   max  mem block          = 1023.67MB     OK
run #3   frag mem blocks of 16MB = 1952MB        OK

run #4   max  mem block          = 1023.67MB     OK
run #4   frag mem blocks of 16MB = 1952MB        OK

带有小内存块的输出(从第二次运行开始内存分配很奇怪)

Test with small memory blocks (16k):
run #0   max  mem block          = 1023.67MB     OK
run #0   frag mem blocks of 16k  = 1991.06MB     OK

run #1   max  mem block          = 0.493021MB    ???
run #1   frag mem blocks of 16k  = 1991.34MB     OK

run #2   max  mem block          = 0.493021MB    ???
run #2   frag mem blocks of 16k  = 1991.33MB     OK

run #3   max  mem block          = 0.493021MB    ???
run #3   frag mem blocks of 16k  = 1991.33MB     OK

run #4   max  mem block          = 0.493021MB    ???
run #4   frag mem blocks of 16k  = 1991.33MB     OK

更新:

这也适用于 new 和 delete[] 而不是 STL 的内部内存分配。

更新:

它适用于 64 位(我将两个函数允许分配的内存限制为 12GB)。真的很奇怪。这是该版本的 RAM 使用情况的图像:

更新: 它适用于 malloc 和 free，但不适用于 new 和 delete[](或如上所述的 STL)

Answer 1

正如我在上面的评论中提到的，这很可能是一个堆 fragmentation问题。堆将维护不同大小的 block 的列表，以满足不同的内存请求。较大的内存块被分解成较小的 block 用于较小的内存请求，以避免浪费 block 大小和请求大小之间的差异，从而减少了较大块的数量。因此，当请求更大的 block 时，堆可能没有足够的大块来满足请求。

碎片是堆实现的一个主要问题，因为它有效地减少了可用内存。但是，一些堆实现能够将较小的 block 合并回较大的 block ，并且即使在许多较小的请求之后也能够更好地满足大型请求。

我使用 glibc 的 malloc (ptmalloc) 运行了您上面的代码，稍作修改，得到以下结果...

Test with large memory blocks (16MB):
run #0   max  mem block          = 2048MB
run #0   frag mem blocks of 16MB = 2032MB

run #1   max  mem block          = 2048MB
run #1   frag mem blocks of 16MB = 2032MB

run #2   max  mem block          = 2048MB
run #2   frag mem blocks of 16MB = 2032MB

run #3   max  mem block          = 2048MB
run #3   frag mem blocks of 16MB = 2032MB

run #4   max  mem block          = 2048MB
run #4   frag mem blocks of 16MB = 2032MB

Test with small memory blocks (16k):
run #0   max  mem block          = 2048MB
run #0   frag mem blocks of 16k  = 2047.98MB

run #1   max  mem block          = 2048MB
run #1   frag mem blocks of 16k  = 2047.98MB

run #2   max  mem block          = 2048MB
run #2   frag mem blocks of 16k  = 2047.98MB

run #3   max  mem block          = 2048MB
run #3   frag mem blocks of 16k  = 2047.98MB

run #4   max  mem block          = 2048MB
run #4   frag mem blocks of 16k  = 2047.98MB

因此，ptmalloc 至少似乎可以很好地处理这种特定情况下的碎片。