问malloc实现会将释放的内存返回给系统吗？

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以下分析仅适用于glibc (基于ptmalloc2算法)。有一些选项似乎对将释放的内存返回系统很有帮助：

1. mallopt() (在malloc.h中定义)提供了使用参数选项M_TRIM_THRESHOLD之一设置修剪阈值的选项，这表示数据段顶部允许的最小可用内存量(以字节为单位)。如果内存数量低于这个阈值，则glibc会调用brk()将内存回馈给内核。

在Linux中，M_TRIM_THRESHOLD的默认值被设置为128K，设置一个较小的值可能会节省空间。

可以通过在环境变量MALLOC_TRIM_THRESHOLD_中设置修剪阈值来实现相同的行为，而完全不需要更改源代码。

然而，使用M_TRIM_THRESHOLD运行的初步测试程序表明，即使malloc分配的内存确实返回到系统，最初通过brk()请求的实际内存块(竞技场)的剩余部分往往会被保留。

1. 可以通过调用malloc_trim(pad) (在malloc.h中定义)来裁剪内存区域并将任何未使用的内存返回给系统。此函数调整数据段的大小，在其末尾保留至少pad个字节，如果可释放的字节少于一页，则会失败。段大小始终是一页的倍数，在i386上为4,096字节。

使用malloc_trim实现这种修改后的free()行为可以使用malloc钩子功能来完成。这将不需要对核心glibc库进行任何源代码更改。

glibc.中使用

1. 的madvise()系统调用的免费实现

大多数实现都不会去识别那些(相对少见的)整个“块”(无论大小适合操作系统)已被释放并可以返回的情况，但当然也有例外。例如，我引用了the wikipedia page在OpenBSD中的话：

在调用free时，使用munmap释放内存并从进程地址空间取消映射。该系统旨在通过利用OpenBSD的mmap系统调用中实现的地址空间布局随机化和gap页功能来提高安全性，并检测释放后使用的错误-由于大量内存分配在释放后完全未映射，进一步使用会导致分段错误和程序终止。

不过，大多数系统并不像OpenBSD那样以安全为中心。

知道这一点，当我编写一个长时间运行的系统，它有一个已知的对大量内存的暂时需求时，我总是尝试fork进程:然后父进程只是等待来自子进程的结果(通常在管道上)，子进程进行计算(包括内存分配)，返回结果(在所述管道上)，然后终止。这样，我的长时间运行的进程将不会在其内存需求的偶尔“峰值”之间的较长时间内无用地占用内存。其他替代策略包括针对此类特殊需求切换到自定义内存分配器(C++使其变得相当简单，尽管底层是虚拟机的语言通常不会)。

我在我的应用程序中遇到了类似的问题，经过一些调查后，我注意到，由于某种原因，当分配的对象很小(在我的例子中小于120字节)时，glibc不会向系统返回内存。

看看这段代码：

#include <list>
#include <malloc.h>

template<size_t s> class x{char x[s];};

int main(int argc,char** argv){
    typedef x<100> X;

    std::list<X> lx;
    for(size_t i = 0; i < 500000;++i){
        lx.push_back(X());
    }

    lx.clear();
    malloc_stats();

    return 0;
}

程序输出：

Arena 0:
system bytes     =   64069632
in use bytes     =          0
Total (incl. mmap):
system bytes     =   64069632
in use bytes     =          0
max mmap regions =          0
max mmap bytes   =          0

大约64 MB未返回系统。当我将类型定义更改为：typedef x<110> X;时，程序输出如下所示：

Arena 0:
system bytes     =     135168
in use bytes     =          0
Total (incl. mmap):
system bytes     =     135168
in use bytes     =          0
max mmap regions =          0
max mmap bytes   =          0

几乎所有的内存都被释放了。我还注意到，在这两种情况下使用malloc_trim(0)都会将内存释放给系统。

以下是将malloc_trim添加到上面的代码后的输出：

Arena 0:
system bytes     =       4096
in use bytes     =          0
Total (incl. mmap):
system bytes     =       4096
in use bytes     =          0
max mmap regions =          0
max mmap bytes   =          0