深度解析mallopt函數

一、mallopt用法

mallopt函數主要用於控制malloc、calloc、realloc等內存操作函數的行為。通常情況下，這些函數能夠自動適配系統的內存情況，但是在特殊的情況下，我們可能需要手動調整它們的行為，比如調整分配內存的大小、增加內存池的大小、調整內存分配策略等。此時，我們就可以使用mallopt函數來實現。

mallopt函數的基本用法如下：

#include <malloc.h>

int mallopt(int param, int value);

其中，param參數表示要控制的選項，value參數表示選項的具體值。下面將詳細介紹參數的含義。

二、mallopt頭文件

使用mallopt函數需要引入malloc.h頭文件。該頭文件定義了系統內存操作函數的原型以及相關的常量和類型定義。

#include <malloc.h>

三、mallopt函數

以下是mallopt函數支持的參數及其含義：

• 1、M_MXFAST
  控制快速分配的內存塊的大小上限，單位為字節。默認值為128。
• 2、M_NLBLKS
  控制整個內存池的分配數量。默認值為4096。
• 3、M_GRAIN
  控制分配內存塊的最小粒度，單位為字節。默認值為1。
• 4、M_KEEP
  當釋放一個內存塊時，如果它的大小為M_MXFAST以下，則該內存塊並不會立即釋放，而是被保留在內存池中。如果下次分配內存時大小小於等於該內存塊，則可從保留內存池中直接分配，從而減小分配時間開銷。默認值為0。
• 5、M_PERTURB
  控制內存分配時填充內存塊的內容。默認值為0。
• 6、M_TRIM_THRESHOLD
  控制堆的最大空閑空間。當堆剩餘空間超過該值時，將自動釋放掉多餘的空間。默認值為-1。
• 7、M_TOP_PAD
  控制堆頂部的額外空間。堆頂部額外空間可用於緩解堆碎片的問題。默認值為0。
• 8、M_MMAP_THRESHOLD
  當分配的內存大小超過該值時，使用mmap函數分配物理內存。默認值為131072。
• 9、M_MMAP_MAX
  用於控制mmap函數分配的內存的最大數量。默認值為65536。
• 10、M_CHECK_ACTION
  用於設置內存錯誤檢查時的處理方式。默認值為2（打印錯誤信息並終止程序執行）。

四、mallopt 內存泄露

內存泄露是指在程序運行期間沒有及時釋放分配的內存，導致程序消耗大量的內存資源，最終可能導致系統崩潰。mallopt函數在某些情況下可能會出現內存泄露的問題，需要注意這些問題並及時解決。

下面給出一個示例代碼，演示如何使用mallopt函數控制內存泄露的問題：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>

int main()
{
    // 設置快速分配的內存塊的大小上限為64字節
    mallopt(M_MXFAST, 64);
    
    // 分配10個大小為64字節的內存塊，並將它們用指針數組進行管理
    void* mem[10];
    for(int i=0; i<10; i++) {
        mem[i] = malloc(64);
        printf("mem[%d]=%p\n", i, mem[i]);
    }

    // 釋放前5個內存塊
    for(int i=0; i<5; i++) {
        free(mem[i]);
    }

    // 分配一個大小為64字節的內存塊
    void* p = malloc(64);
    printf("p=%p\n", p);

    // 釋放後5個內存塊
    for(int i=5; i<10; i++) {
        free(mem[i]);
    }

    return 0;
}

上述代碼通過設置M_MXFAST參數，將快速分配的內存塊大小上限設置為64字節，然後分配了10個大小為64字節的內存塊，並將它們用指針數組進行管理。接着，釋放前5個內存塊，再分配一個大小為64字節的內存塊，並打印出該內存塊的地址。最後，釋放後5個內存塊。

該程序仍然會出現內存泄露的問題，因為當使用mallopt函數時，釋放內存塊並不是立即釋放，而是保留在內存池中，等下次需要分配內存時再進行利用。如果我們在後面沒有再次分配內存，那麼這些保留的內存塊就會出現泄露的情況。