c++ - 避免内存碎片的方法

Question

我从 RTOS 分配了一个大内存池（我已经知道我的应用程序内存需求，它不会超过一定大小）。然后我的应用程序分配请求从该池中得到满足。

最近我开始面临一个问题；即使内存在那里，分配请求也没有得到满足（有集成的内存基准标记框架，这表明了这一点），调查显示我们正遭受内存碎片的困扰。

我的应用程序严重依赖 STL（也从网络接收数据、XML 解析、图像处理、将其保存为 PNG 等），以及作为内存碎片背后的堆内存分配（还有其他原因吗？），有什么最好的方法来避免它？

Answer 1

内存碎片的典型原因是随着池的老化，大内存块被分成越来越小的块。避免这种情况的简单方法是固定大小。

这显然不能解决使用 18MB 存储 XML 的问题，其中每个 XML 节点存储为一个小字符串，然后尝试加载 4096 x 4096 x 8bit PNG (16MB)，如果您的池是 24MB，因为XML 会将您的内存分成小块，然后您需要 16MB 的连续内存。但是“固定大小”将避免<aaa>b</aaa>占用 4 字节和 2 字节内存的 XML 字符串，从而使内存对于存储在那里的任何其他内容完全无用，因为没有其他对象是 4 或 2 字节长。

此方法将要求您的内存分配器被写入以考虑“固定大小”。

Answer 2

第一步是查看 RTOS 是否为低碎片堆提供任何机制。

如果没有，看看其他人是否已经实现了低碎片分配器。一个相关问题（来自右侧栏）提出了一个示例。

第三，如果没有其他现有的解决方案有效，一个解决方案是使用多个内存池进行分配。

服务来自一个池的大小为 1 到 X 字节的短期分配，以及来自另一个池的大小为 1 到 X 字节的长期分配。

大小 X + 1 到 2X、2X +1 到 4X、4X + 1 到 8X 等的分配类似。（您可以尝试其他大小的桶......）

要确定 X 的最佳大小，您需要分析您的应用程序并查看每个分配大小的频率。

确保每个桶有足够的空间来完成分配:)

Answer 3

假设：切换到垃圾收集。您需要一个压缩垃圾收集器，它能够在物理上移动分配的数据，否则它对碎片没有帮助。

• 垃圾收集不一定与实时要求不兼容。实时意味着“您的系统必须保证在一定期限内做出反应”。如果垃圾收集器以增量方式工作并且可以保证足够短的“hold-the-world”阶段，那就没问题了。
• 现代垃圾收集器的性能并不全是坏的。人们总是倾向于忘记这一点free，而且delete操作也非常昂贵。
• 垃圾收集需要权衡取舍：最有效的垃圾收集时间较长。持有世界阶段较短的那些整体效率较低。

不幸的是，所有这些都是假设的，因为我目前不知道任何用于 C++ 的压缩增量垃圾收集器。除了 C++/CLI。