为什么 new 第一次分配 1040 个额外的字节?

Why does new allocate 1040 extra bytes the first time?

本文关键字：字节 new 第一次 分配 1040 为什么      更新时间：2023-10-16

我正在创建这个简单的测试程序，以演示使用标准新内存分配内存时的对齐方式...

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cstdint>
//
// Print a reserved block: its asked size, its start address 
//       and the size of the previous reserved block
//
void print(uint16_t num, uint16_t size_asked, uint8_t* p) {
static uint8_t* last = nullptr;
std::cout << "BLOCK " << num << ":   ";
std::cout << std::setfill('0') << std::setw(2) << size_asked << "b, "; 
std::cout << std::hex << (void*)p;
if (last != nullptr) {
std::cout << ", " << std::dec << (uint32_t)(p - last) << "b";
}
std::cout << "n";
last = p;
}
int main(void) {
// Sizes of the blocks to be reserved and pointers
uint16_t s[8] = { 8, 8, 16, 16, 4, 4, 6, 6 };
uint8_t* p[8];
// Reserve some consecutive memory blocks and print
// pointers (start) and their real sizes
//   std::cout << "          size   start    prev.sizen";
//   std::cout << "-----------------------------------n";
for(uint16_t i = 0; i < 8; ++i) {
p[i] = new uint8_t[s[i]];
print(i, s[i], p[i]);
}
return 0;
}

但是当我执行程序时，我发现了这个奇怪的行为：

[memtest]$ g++ -O2 mem.cpp -o mem
[memtest]$ ./mem 
BLOCK 0:   08b, 0xa0ec20
BLOCK 1:   08b, 0xa0f050, 1072b
BLOCK 2:   16b, 0xa0f070, 32b
BLOCK 3:   16b, 0xa0f090, 32b
BLOCK 4:   04b, 0xa0f0b0, 32b
BLOCK 5:   04b, 0xa0f0d0, 32b
BLOCK 6:   06b, 0xa0f0f0, 32b
BLOCK 7:   06b, 0xa0f110, 32b

如您所见，new 分配的第二个块不在下一个 32b 内存分配地址，而是很远(1040 字节远)。如果这还不够奇怪，取消注释打印出表标题的 2 个 std：：cout 行，会产生以下结果：

[memtest]$ g++ -O2 mem.cpp -o mem
[memtest]$ ./mem 
size   start    prev.size
-----------------------------------
BLOCK 0:   08b, 0x1f47030
BLOCK 1:   08b, 0x1f47050, 32b
BLOCK 2:   16b, 0x1f47070, 32b
BLOCK 3:   16b, 0x1f47090, 32b
BLOCK 4:   04b, 0x1f470b0, 32b
BLOCK 5:   04b, 0x1f470d0, 32b
BLOCK 6:   06b, 0x1f470f0, 32b
BLOCK 7:   06b, 0x1f47110, 32b

这是正常的预期结果。是什么让 new 在第一次运行时表现得如此奇怪？我正在使用 g++ (GCC) 7.1.1 20170516。您可以在不进行优化的情况下进行编译，结果是相同的。

你会惊讶地发现，你的程序所做的不仅仅是进行一些内存分配。

std::cout << "BLOCK " << num << ":   ";

您的程序还可以生成格式化的输出以std::cout，利用其内置std::streambuf。

很明显，std::cout的第一个输出为内部std::streambuf分配了一个 1024 字节的缓冲区。这发生在您第一次new分配之后，第二次分配之前。缓冲区只需分配一次，即第一次使用

。尽管不言而喻，内部存储器分配的细节是高度实现定义的，但这似乎是您案例中最有可能的解释。

new

不能保证内存块是连续的。

此外，我鼓励您阅读有关碎片的信息，这很可能是正在发生的事情，并且系统试图填补漏洞。

很多东西，包括<<的流重载，使用与"new"相同的堆。

一些运行时间将分配随机化，作为减缓饼干尝试缓冲区溢出恶作剧的一种方式。

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