为什么我释放内存后程序的内存使用量没有恢复正常？

Question

考虑下面的样例应用程序。

program TestMemory;


{$APPTYPE CONSOLE}

uses
  PsAPI,
  Windows,
  SysUtils;

function GetUsedMemoryFastMem: cardinal;
var
    st: TMemoryManagerState;
    sb: TSmallBlockTypeState;
begin
    GetMemoryManagerState(st);
    result := st.TotalAllocatedMediumBlockSize + st.TotalAllocatedLargeBlockSize;
    for sb in st.SmallBlockTypeStates do
    begin
        result := result + sb.UseableBlockSize * sb.AllocatedBlockCount;
    end;
end;

function GetUsedMemoryWindows: longint;
var
  ProcessMemoryCounters: TProcessMemoryCounters;
begin
  Result:=0;
  ProcessMemoryCounters.cb := SizeOf(TProcessMemoryCounters);
  if GetProcessMemoryInfo(GetCurrentProcess(), @ProcessMemoryCounters, ProcessMemoryCounters.cb) then
   Result:= ProcessMemoryCounters.WorkingSetSize
  else
   RaiseLastOSError;
end;

procedure Test;
const
  Size = 1024*1024;
var
  P : Pointer;
begin
  GetMem(P,Size);

      Writeln('Inside');
      Writeln('FastMem '+FormatFloat('#,', GetUsedMemoryFastMem));
      Writeln('Windows '+FormatFloat('#,', GetUsedMemoryWindows));
      Writeln('');

  FreeMem(P);
end;

begin
      Writeln('Before');
      Writeln('FastMem '+FormatFloat('#,', GetUsedMemoryFastMem));
      Writeln('Windows '+FormatFloat('#,', GetUsedMemoryWindows));
      Writeln('');

      Test;

      Writeln('After');
      Writeln('FastMem '+FormatFloat('#,', GetUsedMemoryFastMem));
      Writeln('Windows '+FormatFloat('#,', GetUsedMemoryWindows));
      Writeln('');
      Readln;
end.

该应用程序返回的结果是

Before
FastMem 1.844
Windows 3.633.152

Inside
FastMem 1.050.612
Windows 3.637.248

After
FastMem 2.036
Windows 3.633.152

我想知道为什么在Before和After中内存使用结果不同：

- Salvador

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@Optimal Cynic - 这真的很聪明吗？我的应用程序似乎没有释放大约160MB的内存。在只有1GB或更少RAM的计算机上，这不是浪费RAM吗？ 详情请见：https://dev59.com/o1LTa4cB1Zd3GeqPc7ib - Gabriel

Answer 1

任何内存管理器（包括FastMM）都会带来一些开销，否则Delphi就可以直接使用Windows内存管理了。

你观察到的差异是开销：

• FastMM用于跟踪内存使用情况的结构
• FastMM尚未返回给Windows内存管理的内存块，以便将来优化类似的内存分配。

- Jeroen Wiert Pluimers

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请问您能否评论一下“Inside - Windows”这个值？ - Branko

@Branko，请解释一下你的评论，因为我不明白你对我有什么期望。 - Jeroen Wiert Pluimers

@JeroenWiertPluimers 可能（猜测）他正在谈论 OP 的 TestMemory 应用程序的返回值。内部...Windows 3.637.248 - EMBarbosa

@JeroenWiertPluimers - 在FastMem中，内部值和前面的值之间的差异为1,048,768，但在Windows中只有4,096？ - Branko

@Branko 看起来你的程序大部分使用的是 Delphi 堆（由 FastMM 提供），几乎没有使用 Windows 堆。这很好，因为这是你通常从 Delphi 代码中期望的。 - Jeroen Wiert Pluimers

Answer 2

因为内存管理器在后台进行智能处理以提高性能。

- Optimal Cynic

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例如什么？如果进程从内存中释放了大量的工作数据，那么就没有必要保留引用或其他内容，因此我认为，理想情况下，内存大小应该与执行前相同。 - user532231

理想情况下，取决于您更注重速度还是尺寸。 - Lars Truijens

而聪明也取决于上下文。一个极其聪明的内存管理器可能会加速和减少大型、复杂的多线程应用程序的占用空间 - 但代价是在“分配，然后立即释放”的情况下浪费内存。我不了解Delphi的内存管理器具体做了什么，但我知道你不能从问题中的示例推断出任何合理大小的应用程序。 - Optimal Cynic

顺便提一下，在正确（错误？）的情境下，聪明有时可以成为愚蠢的同义词。 - Optimal Cynic

Answer 3

getmem/malloc/free如何工作？

堆分配器 - 由malloc使用...

1）内部分配大块（通常为64K到1MB）的内存，然后将这些块细分以向程序中提供100字节和200字节的对象和字符串。当您释放内存时，发生的只是在内部缓冲区或块中分配它的位置标记为空闲状态。实际上什么也没有发生！

2）因此，您可以将堆视为一系列大块内存列表，您程序中的所有对象都是这些块的小部分。

3）当其中所有对象都被释放时，大块内部的内存才会被释放，因此通常情况下，当您释放某个对象时，除了一些位被标记为空闲之外，实际上什么都不会发生。

这是堆系统的相当简单的描述，但大多数堆的工作方式类似，但做了比那更多的优化。但您的问题是为什么内存不会减少，答案是因为实际上什么也没有被释放。内存的内部页面保留用于下一次调用“new”或“malloc”等函数。

形象化描述

堆内部有一个100Kb的巨块

You call "malloc(1000)" or "getmem(1000)" to get a 1K block of memory.

然后发生的一切就是从100kb内存块中取出1K内存块，使该块内存中还剩下99K可用内存。如果您继续调用malloc或getmem，则它将继续将较大的块分割，直到需要另一个更大的块。

使用malloc或getmem调用分配的每个小内存块实际上会获得额外的16或24个字节（取决于分配器）的额外内存。该内存是分配器用于知道已分配什么以及已分配在哪里的位。

- user1401452