C 故意浪费所有主内存来学习碎片

在我的课堂上，我们有一个作业，其中一个问题是：

---

C语言中的内存碎片：设计、实现并运行一个C程序，该程序执行以下操作：它为一系列3m数组分配内存，每个数组的大小为500000个元素；然后它取消分配所有偶数数组，并分配一个m数组序列，每个数组大小为700000个元素。测量程序分配第一个序列和第二个序列所需的时间量。选择m，以便耗尽程序可用的所有主内存。解释一下你的时间安排

我的执行情况如下：

#include <iostream>
#include <time.h>
#include <algorithm>

void main(){
    clock_t begin1, stop1, begin2, stop2;
    double tdif = 0, tdif2 = 0;
    for(int k=0;k<1000;k++){
    double dif, dif2;
    const int m = 50000;
    begin1 = clock();
    printf("Step One\n");
    int *container[3*m];
    for(int i=0;i<(3*m);i++)
    {
        int *tmpAry = (int *)malloc(500000*sizeof(int));
        container[i] = tmpAry;
    }
    stop1 = clock();
    printf("Step Two\n");
    for(int i=0;i<(3*m);i+=2)
    {
    free(container[i]);
    }
    begin2 = clock();
    printf("Step Three\n");
    int *container2[m];
    for(int i=0;i<m;i++)
    {
    int *tmpAry = (int *)malloc(700000*sizeof(int));
    container2[i] = tmpAry;
    }
    stop2 = clock();
    dif = (stop1 - begin1)/1000.00;
    dif2 = (stop2 - begin2)/1000.00;
    tdif+=dif;
    tdif/=2;
    tdif2+=dif2;
    tdif2/=2;
}
printf("To Allocate the first array it took: %.5f\n",tdif);
printf("To Allocate the second array it took: %.5f\n",tdif2);
system("pause");
};

#包括
#包括
#包括
void main（）{
时钟从1开始，停止1，开始2，停止2；
双tdif=0，tdif2=0；
对于（intk=0；k许多libc实现（我认为包括glibc）在调用
free（）时不会将内存释放回操作系统
，但保留它，以便在下一次分配时无需系统调用即可使用它。此外，由于现代分页和虚拟内存策略的复杂性，您永远无法确定物理内存中的任何内容，这使得有意对其进行分段几乎是不可能的（即使是分段的）.你必须记住，所有的虚拟内存和物理内存都是不同的

（以下内容是为Linux编写的，但可能适用于Windows和OSX）

当您的程序进行第一次分配时，假设有足够的物理内存供操作系统压缩所有页面。它们在物理内存中不是相邻的，而是分散在任何可能的地方。然后操作系统修改页面表以生成一组连续的虚拟地址，这些地址引用分散的页面在内存中。但有一件事——因为你没有真正使用你分配的第一个内存，它成为了一个很好的交换对象。因此，当你开始进行下一次分配时，内存不足的操作系统可能会交换一些页面来为新的页面腾出空间。因此，你实际上就是我测量磁盘速度和操作系统分页机制的效率——而不是碎片

请记住，一组连续的虚拟地址在实际操作中（甚至在内存中）几乎从来都不是物理上连续的。
“选择m以耗尽程序可用的所有主内存。”-在某些系统上，这实际上是相当困难的。在我打字时，我有2GB的主内存，但在32位Windows上的进程无论如何只能使用2GB的虚拟地址空间。如果我有3GB的主内存，一个进程不可能全部使用。不过，我不记得的是，是否所有32位进程都共享相同的2GB和其他内存r 1GB仅由操作系统和驱动程序使用，或者32位Windows是否能够在进程之间正确共享3GB。某些操作系统在实际写入主内存之前不会分配主内存，因此您的计时在碎片方面可能没有多大意义。它可能只是虚拟碎片。需要检查的其他事项：取决于您的操作系统和设置，您可能在
malloc
中达到
mmap
阈值。50000个元素刚好低于默认值
M_mmap_MAX
，如果您在32位Linux上，则块超过了
M_mmap_阈值
。如果您确实触发了
mmap
，而不是使用堆，则分配结束作为单独的映射，不要遭受碎片化。尽量减少块的大小。为什么在C程序中，你做的<代码>包含< /代码>？C不是C++。@格雷戈：<代码> MMAP>代码>如何避免碎片化？