一個簡單的內存分配器-《深入理解計算機操作系統》
我相信很多人都知道《深入理解計算機操作系統》這本書，並且很多人都會對它研讀。實際本人剛開始看的時候，只是加深了對操作系統的理解，別的到是沒有感覺的到，
但是在看到公司的軟件框架裏面對於內存堆的管理，才發現和書上講的異曲同工。於是乎，自己對利用隱式的空閑鏈表實現分配器做了總結，並且和自己想到的架構做了對比分析。
我們知道一個實際的分配器，不僅要考慮好吞吐率和內存利用率之間的平衡，還要考慮：
①空閑塊組織：我們如何記錄空閑塊（一般剛開始會把一整段堆當做空閑塊，然後再分割）
②放置：我們如何選擇一個合適的空閑塊來放置一個新分配的塊？
③分割：在一個空閑塊裏面放置一個塊後，剩余的空閑部分怎麽處理？
④合並：我們如何處理剛剛釋放的塊？假如有兩個塊都是空閑的，需要合並嗎 ？
管理：於是書中定義一個數據結構來區分塊邊界，用來記錄空閑塊，這個數據結構是：
塊大小包括頭、有效負荷和填充部分，這樣就可以記錄出空閑和以分配的塊，對應的隱式空閑鏈表如下圖所示：
放置和分割：假如我們想要放置已經分配塊時，分配器會搜索鏈表，尋求一個足夠大的空閑塊來放置，有首次放配的策略、下一次分配的策略和最佳適配的策略，為了方便起見，我們將使用首次分配，從堆頭開始搜索空閑鏈表，選擇第一個合適的空閑塊，這樣的優點是趨向於將大的空閑塊放在最後，缺點是開始的地方有小空閑塊的“碎片”。當你找到一個匹配的空閑塊時，你要做決定是否需要分割，這樣的話第一部分變成分配塊，而剩下的部分還為空閑塊，如下圖所示：
合並：合並的問題最需要考慮的，當分配器釋放一個分配塊時，假如其他的空閑塊於之相連，這個時候需要合並，我們假設是立即合並（實際快速的分配器不會是立即合並，會選擇推遲合並）。如果是下一個塊時空閑塊，可以讓釋放掉的空閑塊的頭部，加上塊大小，指向下一個塊，然後讀出下一個塊的大小，就將它的大小簡單的加到當前塊頭部的大小上。但是如果是前面的塊時空閑塊的話，就需要搜索整個鏈表，記錄前面的塊再進行合並，這樣free需要的時間與堆的大小成線性關系，對於吞吐率是有很大的影響，這個時候Knuth記錄提出了邊界標記（boundary tag),在腳部添加一個頭部的副本，這個腳部總是在距當前塊開始位置一個字的距離。實際這樣是犧牲了內存來實現吞吐率的。
當然了，為了我們結構的可讀性更好，我們可以定義一個頭部結構體，不用放腳部標記了
typedef struct
{
size_t sec_size;//塊的大小，用於比較和申請內存的塊，找到能放的下的空閑塊（在已經分配的塊上，這個值一般等於alloc_size)
size alloc_size;//有效負載的大小，由於知道結構體的大小，相當於上文中知道了塊大小
size_t prev_sec_addr;//上一個塊的起始地址，是從頭部開始，用於和前合並
}
一個簡單的內存分配器-《深入理解計算機操作系統》