什么是内存碎片？

Question

我听说过在C+动态内存分配上下文中使用过几次“内存碎片”一词。我发现了一些关于如何处理内存碎片的问题，但是找不到一个直接的问题来处理它本身。因此：什么是内存碎片？如何判断内存碎片是否是应用程序的问题？什么样的节目最有可能受到影响？处理内存碎片的好方法是什么？此外：我听说过大量使用动态分配可以增加内存碎片。这是真的吗？在C+的上下文中，我理解所有标准容器(std：string、std：Vector等)都使用动态内存分配。如果这些内容在整个程序(特别是std：string)中使用，那么内存碎片更有可能是一个问题吗？如何在STL密集型应用程序中处理内存碎片？

Answer 1

假设您有一个“大”(32个字节)的空闲内存：

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|                                |

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现在，分配其中的一些(5次分配)：

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|aaaabbccccccddeeee              |

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现在，释放前四个拨款，但不释放第五个拨款：

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|              eeee              |

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现在，尝试分配16个字节。哦，我做不到，尽管有两倍的免费。

在具有虚拟内存的系统上，碎片问题不像您想象的那么严重，因为大型分配只需要在虚拟地址空间，不在物理地址空间。所以在我的例子中，如果我有一个页大小为2字节的虚拟内存，那么我就可以使我的16字节分配没有问题。物理内存如下所示：

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|ffffffffffffffeeeeff            |

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而虚拟内存(大得多)可能如下所示：

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|              eeeeffffffffffffffff                   

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内存碎片的典型症状是，您试图分配一个大块，但无法分配，即使您似乎有足够的内存空闲。另一个可能的后果是进程无法将内存释放回操作系统(因为在它从操作系统分配的所有块中仍然有一些对象在使用，尽管这些块现在大部分是未使用的)。

防止C+中内存碎片的策略是根据对象的大小和/或预期寿命分配来自不同区域的对象。所以，如果你要创建大量的对象，然后一起销毁它们，那么就从一个内存池中分配它们。您在它们之间执行的任何其他分配都不会来自池，因此不会位于它们之间的内存中，因此内存不会因此而被分割。

一般情况下，您不需要担心它，除非您的程序是长期运行，并做了大量的分配和释放。当你将短命和长寿的物体混合在一起时，你面临的风险最大，但即便如此，也是如此。malloc会尽全力帮助你。基本上，忽略它直到您的程序有分配失败或意外导致系统在内存上运行不足(在测试中捕捉到这一点，用于首选！)。

标准库并不比任何分配内存的库更糟糕，标准容器都有一个Alloc模板参数，您可以使用它来微调它们的分配策略(如果绝对必要的话)。