在C语言中创建独立的堆

Question

我正在开发一个动态分配内存量较大的函数，但是如果这个函数超过了时间阈值，计时器就会触发。因此，我们需要释放在开始此函数时分配的所有内存。

我们使用第三方工具创建堆池来进入该函数。因此，任何动态内存分配都将从该堆池中进行。 如果计时器触发，我们只需要释放该堆池，代码继续使用之前的堆池（它就像一组堆栈）。

由于成本原因，我们需要停止使用这个第三方工具。

有没有人对这个问题有解决方案来替换这个第三方工具？

注意：这不是一个多线程系统。

提前感谢。

- mnabil

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堆栈分配是一个选项吗？也就是说，您正在开发的函数是否总是在堆栈顶部执行？如果是的话，在计时器事件中，您只需要通过将控制传递到其结尾来终止函数执行。 - hidefromkgb

如果您能展示该函数的代码，那将会更好。 - klutt

这个描述太过模糊，难以回答。根据你的描述，这是一个多线程系统，因此可以让每个线程管理自己的分配和清理工作。 - Lundin

我认为你只是在基本上寻找一个池分配器。你可以在 github 上找到一些库。 - KamilCuk

Answer 1

你可以从堆中获取一个大的内存块，并编写自己的分配器和释放器。如果计时器触发，你可以释放整个块。

当然，这将需要深入了解malloc和free的工作原理。你需要知道存储在内存头部的信息是什么以及如何处理它。最初的回答。

- Sandy

Answer 2

您可以使用指针集合来存储在函数期间分配的所有内存的指针，时间结束时，您可以遍历并释放它们。(您可以将任何指针存储为void*，因此这是可能的) 这样做的好处是您不必手动编写malloc和free。如果您想更像您正在使用的工具，您可以分配一个大块内存，然后实现自己的malloc和free版本，返回指向您块中“空闲”部分的指针。这样做的好处是当您离开函数时只需执行一次free，但代价是实现更加复杂(考虑到您可能会耗尽内存并且必须手动避免碎片)。我建议您采用第一种方法。

- Maxim Irrigad

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我认为第三方工具使用了第一种方法；你能详细说明如何实现这种方法吗？ - mnabil

当您需要malloc时，可以使用void*的动态列表，然后将指针保存在列表中。一旦时间耗尽（或函数结束），您就可以释放动态列表中保存的每个指针。通过这种解决方案，您还可以拥有每个线程的列表，从而使您能够以较小的开销进行多线程处理。为了实现动态列表，建议您使用链表，这样可以实现O(1)插入，因为您不需要访问单个指针，只需要整个列表即可。请记住，您不能两次释放内存。 - Maxim Irrigad

如果你在函数中释放内存，但并非全部释放，必须记住从指针列表中删除所有需要释放的内存。如果你进行多次分配和释放操作，请不要使用链表，因为O(n)搜索会非常耗费时间。 - Maxim Irrigad

我将进行许多分配和释放操作。因此，在这种情况下，有什么比链表更好的选择呢？ - mnabil

我会使用可通过红黑树实现的集合。如果以这种方式完成，则插入和删除的复杂度为O(log(n))。您还可以考虑使用hashmap，最好能够进行O(1)操作。但请考虑寻找一个可行的实现，实现集合可能并不容易，并且有许多免费资源可用，这些资源经过多年的强化测试。 - Maxim Irrigad

另一个好的想法是从分配返回void**并继续使用链表，这样你可以释放并设置为空，因为free(0)是无操作的，这样你就没有集合的开销，同时仍然保留O(1)的分配。请记住，如果未完全删除的分配数量最终填满了太多内存，这种解决方案可能不适合您。但是，您可以定期清除死节点的链表。 - Maxim Irrigad