周末看了tcmalloc，明白了大概的情况。 试着记录一下吧。

另一方面，原理tcmalloc是内存定位器，用于管理堆内存，主要影响malloc和free，降低由于频繁分配、内存释放造成的性能损失，有效控制内存碎片。 glibc的内存定位器是ptmalloc2，据说tcmalloc比它快。 一次malloc和free操作，ptmalloc需要300ns，而tcmalloc只需要50ns。 此外，tcmalloc还优化了小对象的存储，需要更少的空间。 tcmalloc特别针对多线程进行了优化，对小对象的指定几乎没有锁定冲突，大对象使用了细粒度高效的自旋锁定(spinlock )。 分配给线程的本地缓存将在长时间空闲时回收，以供其他线程使用。 这样可以在多线程情况下提高内存利用率，避免浪费内存。 ptmalloc2无法做到这一点。

tcmalloc将大、小的对象区别对待。 为每个线程分配一个线程特定的缓存，而线程所需的所有小对象都将分配给该缓存。 因为是thread local，所以基本上没有锁定(如果缓存不足，需要增加内存，则会锁定)。 另外，tcmalloc维持着进程级的高速缓存，所有的大对象都被分配到这个高速缓存，多个线程的大对象的分配从这个高速缓存进行，所以必须锁定访问。 在实际程序中，小对象的分配频率比大对象高得多。 通过这种方式(小对象在未锁定的情况下分配，而大对象在锁定的情况下分配)，可以提高整体性能。

线程级cache和进程级cache实际上是多层空闲块列表(Free List )。 一个Free List由大小为k bytes倍数的空闲块分配，包含n个链表，每个链表包含大小为nk bytes的空闲块。 在tcmalloc中，=32KB的对象称为小对象，并且32KB的对象称为大对象。 对于较小的对象，=1024字节的对象以8n字节分配，而1025size=32KB的对象以128n字节分配。 例如，分配20字节返回的空闲块大小为24字节，=1024时最多浪费7字节，1025时最多浪费127字节，而大对象按页面大小4KB排列，最多浪费447字节下图是基本的free list图像。

实际上，free list (我称为空闲块列表)是数组索引中的多个链表，每个链表包含相同大小的块。 可以根据分配的内存大小size计算出合适的块在free list中的下标，并找到对应的空闲块链表。

tcmalloc的数据结构组织如下。

Thread-local free list :线程的本地空闲块cache。 用于分配小对象。

Heap free list :中央free list，全局唯一，每页对齐和分配大对象，或将多个连续页面(称为span )拆分为多个小对象的空闲块

Page array :用于描述当前tcmalloc拥有的内存状态，完成page number到span的映射。

让我们看看小对象的分配。

1 )根据分配的size计算对应的空闲块大小，决定对应的空闲块链表，从thread local的free list进行分配。

)2)的空闲块链接列表不为空时，将开头节点对应的空闲块原样返回，从空闲块链接列表中删除。

)3)如果空闲块链接列表为空，则必须从heap free list获取span。 如果heap free list不为空，请将span拆分为相同大小的空闲块，插入空闲块的链表中，然后返回到第一个节点。

)4) heap free list为空时，调用sbrk或者mmap分配一连串的连续的存储器页面作为span，分割为相同大小的空闲块插入空闲块链接列表，返回头部节点。

分配大对象变得简单。 您只需直接从heap free list中分配4nKB大小的可用块。 如果heap free list中不存在具有该大小的可用块，则系统调用将分配连续的内存页。

tcmalloc还对thread local cache进行垃圾回收，避免内存浪费。

二、tcmalloc的安装和使用为gperftools，安装相对简单，需注意。 64位系统上必须安装lib unwind (仅限此版本，http://download.savannah.GNU.org/releases/lib unwind/lib unwind )。) 包括用于输出堆栈跟踪的API、用于以程序方式轮换堆栈的API以及支持c异常处理机制的API，不需要安装32位系统。 安装过程中可能会发生以下错误：

gcc-d have _ config _ h-I.- I ./include-I ./include/tdep-x86 _ 64-I.- d _ GNU _ soud longjmp.longjmp longjmp.c-fpic-dpic-o setjmp/. libs/longjmp.o/usr/include/x86 _ 64-Linux-GNU/bits/setjmp2. h :2633601:错误： ‘ longjmp ‘ aliasedtoundefinedsymbol ‘ _ longjmp缺少编译选项U_FORTIFY_SOURCE

1、如果未调用configure进行设置，则执行CPP flags=-u _ fortify _ source./configure .时，会自动将编译选项添加到makefile中。

2、已经构成了。 直接修改makefile，找到CPPFLAGS，然后添加-U_FORTIFY_SOURCE。

接下来，安装gperf工具。 这是常规安装就可以了。 缺省情况下安装在/usr/local/lib下，完成后可以调用lddconfig将其添加到动态链接库缓存中以供使用。

使用方法只要在编译时附上tcmalloc动态链接库就很简单了

g test.cpp -ltcmalloc

源代码不需要任何修改。 tcmalloc会自动替换glibc的默认malloc和free。 用简单的命令就可以大大提高性能。 校验谷歌。