Memory 多线程堆管理

在C/C++中，我可以在一个线程中分配内存，在另一个线程中删除它。然而，无论何时从堆请求内存，堆分配器都需要遍历堆以找到大小合适的空闲区域。两个线程如何有效地访问同一堆而不损坏堆？（这是通过锁定堆来实现的吗？

是的，通常必须锁定对堆的访问。任何时候你有一个共享资源，该资源需要得到保护；内存是一种资源。

这在很大程度上取决于您的平台/操作系统，但我相信这在主要系统上通常是可以的。C/C++不定义线程，因此默认情况下我认为答案是“heap不受保护”，即必须对堆访问进行某种多线程保护

然而，至少在linux和gcc中，我相信启用-pthread会自动为您提供这种保护

此外，还有另一个相关问题：

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这是一个操作系统问题，因此答案取决于操作系统

在Windows上，每个进程都有自己的堆。这意味着同一进程中的多个线程（默认情况下）共享一个堆。因此，操作系统必须对其分配和释放调用进行线程同步，以防止堆损坏。如果您不喜欢随后可能发生的争论，您可以使用。您甚至可以重载malloc（在C中）和new（在C++中）来调用它们。

是的，支持多线程代码的“普通”堆实现必须包含某种类型的锁定，以确保正确的操作。在相当极端的条件下（大量堆活动），这可能成为瓶颈；在这种情况下，可以使用更专门的堆（通常提供某种线程本地堆）。我已经用英特尔TBB的。还有其他的malloc示例，它们是在考虑多线程扩展的情况下实现的

单线程和多线程感知malloc之间的一些时间比较。

我找到了链接

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基本上，堆可以分为多个竞技场。当请求内存时，会依次检查每个竞技场是否已锁定。这意味着不同的线程可以同时安全地访问堆的不同部分。自由游戏有点复杂，因为每个自由游戏都必须从分配给它的竞技场中释放出来。我认为一个好的实现会让不同的线程默认到不同的领域，以尽量减少争用。

一般来说，您不需要担心内存分配器的线程安全。所有标准内存分配器——即MacOS、Windows、Linux等附带的内存分配器——都是线程安全的。锁是提供线程安全性的标准方式，尽管可以编写只使用原子操作而不使用锁的内存分配器

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现在是一个完全不同的问题，这些内存分配器是否可以扩展；也就是说，它们的性能是否与执行内存操作的线程数无关？在大多数情况下，答案是否定的；它们要么速度变慢，要么会消耗更多内存。两个维度（速度和空间）中的第一个可伸缩分配器是（我写的）；MacOSX分配器的灵感来源于此，并在文档中引用了它，但囤积速度更快。还有其他线程，包括谷歌的tcmalloc。

即使每个线程都管理自己的内存？听起来效率太低了。@deus:不，但你描述的情况不是这样的。你说线程共享内存。（在另一个线程中删除。）重新标记，因为这实际上与任何特定的编程语言无关。不完全正确。只有当堆增长时（这涉及到在新内存页中分页），操作系统才会参与。实际上，堆的管理取决于malloc/new的C/C++实现。只是出于兴趣，gcc和MSVC的malloc策略是什么？好问题。不太了解MSVC的CRT，但gcc通常与使用ptmalloc:的glibc相关。上面的计时链接很好地显示了这种扩展，这就解释了为什么我自己用TBB的分配器做的实验有时使事情变得更好，有时更糟。@doron Windows Vista和更新版本使用低碎片堆，这可能使标准malloc在多线程程序中工作得很好。你能提供一些关于囤积所采用的一般策略的信息吗？内存是以称为超级块的块进行管理的，这些块包含大小相同的对象。每个线程都会获得一定数量的锁（线程本地），这意味着没有锁或争用。线程被多路复用到每个CPU堆上，这些堆包含超级块。超级块的分配一次只能由一个线程完成，从而限制了错误共享。当CPU堆变为空时，囤积通过将大部分空超级块移动到共享堆来限制内存消耗——在确保渐近最优内存消耗的同时限制争用。看见