目錄

一、走進(jìn) linux 內(nèi)存

二、 linux 內(nèi)存地址空間

三、 Linux 內(nèi)存分配算法

四、 內(nèi)存使用場(chǎng)景

五、 內(nèi)存使用那些坑

一、走進(jìn) linux 內(nèi)存

1、內(nèi)存是什么？ ?1)內(nèi)存又稱(chēng)主存，是 CPU 能直接尋址的存儲(chǔ)空間，由半導(dǎo)體器件制成；2)內(nèi)存的特點(diǎn)是存取速率快，斷電一般不保存數(shù)據(jù)，非持久化設(shè)備； 2、內(nèi)存的作用 1)暫時(shí)存放 cpu 的運(yùn)算數(shù)據(jù)2)硬盤(pán)等外部存儲(chǔ)器交換的數(shù)據(jù)3)保障 cpu 計(jì)算的穩(wěn)定性和高性能

二、 linux 內(nèi)存地址空間

1、linux 內(nèi)存地址空間 Linux 內(nèi)存管理全貌 2、內(nèi)存地址——用戶(hù)態(tài)&內(nèi)核態(tài)

• 用戶(hù)態(tài)：Ring3 運(yùn)行于用戶(hù)態(tài)的代碼則要受到處理器的諸多

• 內(nèi)核態(tài)：Ring0 在處理器的存儲(chǔ)保護(hù)中，核心態(tài)

• 用戶(hù)態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)的 3 種方式：系統(tǒng)調(diào)用、異常、外設(shè)中斷

• 區(qū)別：每個(gè)進(jìn)程都有完全屬于自己的，獨(dú)立的，不被干擾的內(nèi)存空間；用戶(hù)態(tài)的程序就不能隨意操作內(nèi)核地址空間，具有一定的安全保護(hù)作用；內(nèi)核態(tài)線(xiàn)程共享內(nèi)核地址空間；

3、內(nèi)存地址——MMU 地址轉(zhuǎn)換

• MMU 是一種硬件電路，它包含兩個(gè)部件，一個(gè)是分段部件，一個(gè)是分頁(yè)部件

• 分段機(jī)制把一個(gè)邏輯地址轉(zhuǎn)換為線(xiàn)性地址

• 分頁(yè)機(jī)制把一個(gè)線(xiàn)性地址轉(zhuǎn)換為物理地址

4、內(nèi)存地址——分段機(jī)制 1)段選擇符

• 為了方便快速檢索段選擇符，處理器提供了 6 個(gè)分段寄存器來(lái)緩存段選擇符，它們是：cs,ss,ds,es,fs 和 gs

• 段的基地址(Base Address)：在線(xiàn)性地址空間中段的起始地址

• 段的界限(Limit)：在虛擬地址空間中，段內(nèi)可以使用的最大偏移量

2)分段實(shí)現(xiàn)

• 邏輯地址的段寄存器中的值提供段描述符，然后從段描述符中得到段基址和段界限，然后加上邏輯地址的偏移量，就得到了線(xiàn)性地址

• 

5、內(nèi)存地址——分頁(yè)機(jī)制（32 位）

• 分頁(yè)機(jī)制是在分段機(jī)制之后進(jìn)行的，它進(jìn)一步將線(xiàn)性地址轉(zhuǎn)換為物理地址

• 10 位頁(yè)目錄，10 位頁(yè)表項(xiàng)，12 位頁(yè)偏移地址

• 單頁(yè)的大小為 4KB

6、用戶(hù)態(tài)地址空間

• text：代碼段可執(zhí)行代碼、字符串字面值、只讀變量

• data：數(shù)據(jù)段，映射程序中已經(jīng)初始化的全局變量

• bss：存放程序中未初始化的全局變量

• heap：運(yùn)行時(shí)的堆，在程序運(yùn)行中使用 malloc 申請(qǐng)的內(nèi)存區(qū)域

• mmap：共享庫(kù)及匿名文件的映射區(qū)域

• stack：用戶(hù)進(jìn)程棧

7、內(nèi)核態(tài)地址空間

• 直接映射區(qū)：線(xiàn)性空間中從 3G 開(kāi)始最大 896M 的區(qū)間，為直接內(nèi)存映射區(qū)

• 動(dòng)態(tài)內(nèi)存映射區(qū)：該區(qū)域由內(nèi)核函數(shù) vmalloc 來(lái)分配

• 永久內(nèi)存映射區(qū)：該區(qū)域可訪(fǎng)問(wèn)高端內(nèi)存

• 固定映射區(qū)：該區(qū)域和 4G 的頂端只有 4k 的隔離帶，其每個(gè)地址項(xiàng)都服務(wù)于特定的用途，如：ACPI_BASE 等

8、進(jìn)程內(nèi)存空間

• 用戶(hù)進(jìn)程通常情況只能訪(fǎng)問(wèn)用戶(hù)空間的虛擬地址，不能訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)核空間虛擬地址

• 內(nèi)核空間是由內(nèi)核負(fù)責(zé)映射，不會(huì)跟著進(jìn)程變化；內(nèi)核空間地址有自己對(duì)應(yīng)的頁(yè)表，用戶(hù)進(jìn)程各自有不同額頁(yè)表

三、 Linux 內(nèi)存分配算法

內(nèi)存管理算法——對(duì)討厭自己管理內(nèi)存的人來(lái)說(shuō)是天賜的禮物

Linux 內(nèi)存管理框架

1、內(nèi)存碎片 1) 基本原理

• 產(chǎn)生原因：內(nèi)存分配較小，并且分配的這些小的內(nèi)存生存周期又較長(zhǎng)，反復(fù)申請(qǐng)后將產(chǎn)生內(nèi)存碎片的出現(xiàn)

• 優(yōu)點(diǎn)：提高分配速度，便于內(nèi)存管理，防止內(nèi)存泄露

• 缺點(diǎn)：大量的內(nèi)存碎片會(huì)使系統(tǒng)緩慢，內(nèi)存使用率低，浪費(fèi)大

2)如何避免內(nèi)存碎片

• 少用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的函數(shù)(盡量使用?？臻g)

• 分配內(nèi)存和釋放的內(nèi)存盡量在同一個(gè)函數(shù)中

• 盡量一次性申請(qǐng)較大的內(nèi)存，而不要反復(fù)申請(qǐng)小內(nèi)存

• 盡可能申請(qǐng)大塊的 2 的指數(shù)冪大小的內(nèi)存空間

• 外部碎片避免——伙伴系統(tǒng)算法

• 內(nèi)部碎片避免——slab 算法

• 自己進(jìn)行內(nèi)存管理工作，設(shè)計(jì)內(nèi)存池

2、伙伴系統(tǒng)算法——組織結(jié)構(gòu) 1) 概念

• 為內(nèi)核提供了一種用于分配一組連續(xù)的頁(yè)而建立的一種高效的分配策略，并有效的解決了外碎片問(wèn)題

• 分配的內(nèi)存區(qū)是以頁(yè)框?yàn)榛締挝?/span>

2) 外部碎片

• 外部碎片指的是還沒(méi)有被分配出去（不屬于任何進(jìn)程），但由于太小了無(wú)法分配給申請(qǐng)內(nèi)存空間的新進(jìn)程的內(nèi)存空閑區(qū)域3) 組織結(jié)構(gòu)

• 把所有的空閑頁(yè)分組為 11 個(gè)塊鏈表，每個(gè)塊鏈表分別包含大小為 1，2，4，8，16，32，64，128，256，512 和 1024 個(gè)連續(xù)頁(yè)框的頁(yè)塊。最大可以申請(qǐng) 1024 個(gè)連續(xù)頁(yè)，對(duì)應(yīng) 4MB 大小的連續(xù)內(nèi)存

3、伙伴系統(tǒng)算法——申請(qǐng)和回收 1) 申請(qǐng)算法

• 申請(qǐng) 2^i 個(gè)頁(yè)塊存儲(chǔ)空間，如果 2^i 對(duì)應(yīng)的塊鏈表有空閑頁(yè)塊，則分配給應(yīng)用

• 如果沒(méi)有空閑頁(yè)塊，則查找 2^(i 1) 對(duì)應(yīng)的塊鏈表是否有空閑頁(yè)塊，如果有，則分配 2^i 塊鏈表節(jié)點(diǎn)給應(yīng)用，另外 2^i 塊鏈表節(jié)點(diǎn)插入到 2^i 對(duì)應(yīng)的塊鏈表中

• 如果 2^(i 1) 塊鏈表中沒(méi)有空閑頁(yè)塊，則重復(fù)步驟 2，直到找到有空閑頁(yè)塊的塊鏈表

• 如果仍然沒(méi)有，則返回內(nèi)存分配失敗

2) 回收算法

• 釋放 2^i 個(gè)頁(yè)塊存儲(chǔ)空間，查找 2^i 個(gè)頁(yè)塊對(duì)應(yīng)的塊鏈表，是否有與其物理地址是連續(xù)的頁(yè)塊，如果沒(méi)有，則無(wú)需合并

• 如果有，則合并成 2^（i 1）的頁(yè)塊，以此類(lèi)推，繼續(xù)查找下一級(jí)塊鏈接，直到不能合并為止

3) 條件

• 兩個(gè)塊具有相同的大小

• 它們的物理地址是連續(xù)的

• 頁(yè)塊大小相同

4、如何分配 4M 以上內(nèi)存？ 1) 為何限制大塊內(nèi)存分配

• 分配的內(nèi)存越大, 失敗的可能性越大

• 大塊內(nèi)存使用場(chǎng)景少

2) 內(nèi)核中獲取 4M 以上大內(nèi)存的方法

• 修改 MAX_ORDER, 重新編譯內(nèi)核

• 內(nèi)核啟動(dòng)選型傳遞"mem="參數(shù), 如"mem=80M，預(yù)留部分內(nèi)存；然后通過(guò)

• request_mem_region 和 ioremap_nocache 將預(yù)留的內(nèi)存映射到模塊中。需要修改內(nèi)核啟動(dòng)參數(shù), 無(wú)需重新編譯內(nèi)核. 但這種方法不支持 x86 架構(gòu), 只支持 ARM, PowerPC 等非 x86 架構(gòu)

• 在 start_kernel 中 mem_init 函數(shù)之前調(diào)用 alloc_boot_mem 函數(shù)預(yù)分配大塊內(nèi)存, 需要重新編譯內(nèi)核

• vmalloc 函數(shù)，內(nèi)核代碼使用它來(lái)分配在虛擬內(nèi)存中連續(xù)但在物理內(nèi)存中不一定連續(xù)的內(nèi)存

5、伙伴系統(tǒng)——反碎片機(jī)制 1) 不可移動(dòng)頁(yè)

• 這些頁(yè)在內(nèi)存中有固定的位置，不能夠移動(dòng)，也不可回收

• 內(nèi)核代碼段，數(shù)據(jù)段，內(nèi)核 kmalloc() 出來(lái)的內(nèi)存，內(nèi)核線(xiàn)程占用的內(nèi)存等

2) 可回收頁(yè)

• 這些頁(yè)不能移動(dòng)，但可以刪除。內(nèi)核在回收頁(yè)占據(jù)了太多的內(nèi)存時(shí)或者內(nèi)存短缺時(shí)進(jìn)行頁(yè)面回收3) 可移動(dòng)頁(yè)

• 這些頁(yè)可以任意移動(dòng)，用戶(hù)空間應(yīng)用程序使用的頁(yè)都屬于該類(lèi)別。它們是通過(guò)頁(yè)表映射的

• 當(dāng)它們移動(dòng)到新的位置，頁(yè)表項(xiàng)也會(huì)相應(yīng)的更新

6、slab 算法——基本原理 1) 基本概念

• Linux 所使用的 slab 分配器的基礎(chǔ)是 Jeff Bonwick 為 SunOS 操作系統(tǒng)首次引入的一種算法

• 它的基本思想是將內(nèi)核中經(jīng)常使用的對(duì)象放到高速緩存中，并且由系統(tǒng)保持為初始的可利用狀態(tài)。比如進(jìn)程描述符，內(nèi)核中會(huì)頻繁對(duì)此數(shù)據(jù)進(jìn)行申請(qǐng)和釋放

2) 內(nèi)部碎片

• 已經(jīng)被分配出去的的內(nèi)存空間大于請(qǐng)求所需的內(nèi)存空間3) 基本目標(biāo)

• 減少伙伴算法在分配小塊連續(xù)內(nèi)存時(shí)所產(chǎn)生的內(nèi)部碎片

• 將頻繁使用的對(duì)象緩存起來(lái)，減少分配、初始化和釋放對(duì)象的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)

• 通過(guò)著色技術(shù)調(diào)整對(duì)象以更好的使用硬件高速緩存

7、slab 分配器的結(jié)構(gòu)

• 由于對(duì)象是從 slab 中分配和釋放的，因此單個(gè) slab 可以在 slab 列表之間進(jìn)行移動(dòng)

• slabs_empty 列表中的 slab 是進(jìn)行回收（reaping）的主要備選對(duì)象

• slab 還支持通用對(duì)象的初始化，從而避免了為同一目而對(duì)一個(gè)對(duì)象重復(fù)進(jìn)行初始化

詳細(xì)參考：

經(jīng)典|圖解Linux內(nèi)存性能優(yōu)化核心思想

8、slab 高速緩存 1) 普通高速緩存

• slab 分配器所提供的小塊連續(xù)內(nèi)存的分配是通過(guò)通用高速緩存實(shí)現(xiàn)的

• 通用高速緩存所提供的對(duì)象具有幾何分布的大小，范圍為 32 到 131072 字節(jié)。

• 內(nèi)核中提供了 kmalloc() 和 kfree() 兩個(gè)接口分別進(jìn)行內(nèi)存的申請(qǐng)和釋放

2) 專(zhuān)用高速緩存

• 內(nèi)核為專(zhuān)用高速緩存的申請(qǐng)和釋放提供了一套完整的接口，根據(jù)所傳入的參數(shù)為具體的對(duì)象分配 slab 緩存

• kmem_cache_create() 用于對(duì)一個(gè)指定的對(duì)象創(chuàng)建高速緩存。它從 cache_cache 普通高速緩存中為新的專(zhuān)有緩存分配一個(gè)高速緩存描述符，并把這個(gè)描述符插入到高速緩存描述符形成的 cache_chain 鏈表中

• kmem_cache_alloc() 在其參數(shù)所指定的高速緩存中分配一個(gè) slab。相反， kmem_cache_free() 在其參數(shù)所指定的高速緩存中釋放一個(gè) slab

9、內(nèi)核態(tài)內(nèi)存池 1) 基本原理

• 先申請(qǐng)分配一定數(shù)量的、大小相等(一般情況下) 的內(nèi)存塊留作備用

• 當(dāng)有新的內(nèi)存需求時(shí)，就從內(nèi)存池中分出一部分內(nèi)存塊，若內(nèi)存塊不夠再繼續(xù)申請(qǐng)新的內(nèi)存

• 這樣做的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是盡量避免了內(nèi)存碎片，使得內(nèi)存分配效率得到提升

2) 內(nèi)核 API

• mempool_create 創(chuàng)建內(nèi)存池對(duì)象

• mempool_alloc 分配函數(shù)獲得該對(duì)象

• mempool_free 釋放一個(gè)對(duì)象

• mempool_destroy 銷(xiāo)毀內(nèi)存池

10、用戶(hù)態(tài)內(nèi)存池 1) C++ 實(shí)例11、DMA 內(nèi)存 1) 什么是 DMA

• 直接內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)是一種硬件機(jī)制，它允許外圍設(shè)備和主內(nèi)存之間直接傳輸它們的 I/O 數(shù)據(jù)，而不需要系統(tǒng)處理器的參與2) DMA 控制器的功能

• 能向 CPU 發(fā)出系統(tǒng)保持（HOLD）信號(hào)，提出總線(xiàn)接管請(qǐng)求

• 當(dāng) CPU 發(fā)出允許接管信號(hào)后，負(fù)責(zé)對(duì)總線(xiàn)的控制，進(jìn)入 DMA 方式

• 能對(duì)存儲(chǔ)器尋址及能修改地址指針，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)存的讀寫(xiě)操作

• 能決定本次 DMA 傳送的字節(jié)數(shù)，判斷 DMA 傳送是否結(jié)束

• 發(fā)出 DMA 結(jié)束信號(hào)，使 CPU 恢復(fù)正常工作狀態(tài)

3) DMA 信號(hào)

• DREQ：DMA 請(qǐng)求信號(hào)。是外設(shè)向 DMA 控制器提出要求，DMA 操作的申請(qǐng)信號(hào)

• DACK：DMA 響應(yīng)信號(hào)。是 DMA 控制器向提出 DMA 請(qǐng)求的外設(shè)表示已收到請(qǐng)求和正進(jìn)行處理的信號(hào)

• HRQ：DMA 控制器向 CPU 發(fā)出的信號(hào)，要求接管總線(xiàn)的請(qǐng)求信號(hào)。

• HLDA：CPU 向 DMA 控制器發(fā)出的信號(hào)，允許接管總線(xiàn)的應(yīng)答信號(hào)：

四、 內(nèi)存使用場(chǎng)景

out of memory 的時(shí)代過(guò)去了嗎？no，內(nèi)存再充足也不可任性使用。 1、內(nèi)存的使用場(chǎng)景

• page 管理

• slab（kmalloc、內(nèi)存池）

• 用戶(hù)態(tài)內(nèi)存使用（malloc、relloc 文件映射、共享內(nèi)存）

• 程序的內(nèi)存 map（棧、堆、code、data）

• 內(nèi)核和用戶(hù)態(tài)的數(shù)據(jù)傳遞（copy_from_user、copy_to_user）

• 內(nèi)存映射（硬件寄存器、保留內(nèi)存）

• DMA 內(nèi)存

2、用戶(hù)態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)

• alloca是向棧申請(qǐng)內(nèi)存,因此無(wú)需釋放

• malloc所分配的內(nèi)存空間未被初始化，使用 malloc() 函數(shù)的程序開(kāi)始時(shí)(內(nèi)存空間還沒(méi)有被重新分配) 能正常運(yùn)行，但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后(內(nèi)存空間已被重新分配) 可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題

• calloc會(huì)將所分配的內(nèi)存空間中的每一位都初始化為零

• realloc擴(kuò)展現(xiàn)有內(nèi)存空間大小

a) 如果當(dāng)前連續(xù)內(nèi)存塊足夠 realloc 的話(huà)，只是將 p 所指向的空間擴(kuò)大，并返回 p 的指針地址。這個(gè)時(shí)候 q 和 p 指向的地址是一樣的b) 如果當(dāng)前連續(xù)內(nèi)存塊不夠長(zhǎng)度，再找一個(gè)足夠長(zhǎng)的地方，分配一塊新的內(nèi)存，q，并將 p 指向的內(nèi)容 copy 到 q，返回 q。并將 p 所指向的內(nèi)存空間刪除

• mmap將一個(gè)文件或者其它對(duì)象映射進(jìn)內(nèi)存，多進(jìn)程可訪(fǎng)問(wèn)

3、內(nèi)核態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)

• get_free_pages直接對(duì)頁(yè)框進(jìn)行操作，適用于分配較大量的連續(xù)物理內(nèi)存

• kmem_cache_alloc基于 slab 機(jī)制實(shí)現(xiàn)，適合需要頻繁申請(qǐng)釋放相同大小內(nèi)存塊，kmalloc基于kmem_cache_alloc實(shí)現(xiàn)128KB最常見(jiàn)的分配方式，需要小于頁(yè)框大小的內(nèi)存時(shí)可以使用

• vmalloc建立非連續(xù)物理內(nèi)存到虛擬地址的映射物理不連續(xù)，適合需要大內(nèi)存，但是對(duì)地址連續(xù)性沒(méi)有要求的場(chǎng)合

• dma_alloc_coherent基于_alloc_pages 實(shí)現(xiàn)4MB適用于 DMA 操作ioremap實(shí)現(xiàn)已知物理地址到虛擬地址的映射，適用于物理地址已知的場(chǎng)合，如設(shè)備驅(qū)動(dòng)alloc_bootmem在啟動(dòng) kernel 時(shí)，預(yù)留一段內(nèi)存，內(nèi)核看不見(jiàn)小于物理內(nèi)存大小，內(nèi)存管理要求較高

4、malloc 申請(qǐng)內(nèi)存

• 調(diào)用malloc函數(shù)時(shí)，它沿 free_chuck_list 連接表尋找一個(gè)大到足以滿(mǎn)足用戶(hù)請(qǐng)求所需要的內(nèi)存塊

• free_chuck_list 連接表的主要工作是維護(hù)一個(gè)空閑的堆空間緩沖區(qū)鏈表

• 如果空間緩沖區(qū)鏈表沒(méi)有找到對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，需要通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用 sys_brk 延伸進(jìn)程的?？臻g

5、缺頁(yè)異常

• 通過(guò)get_free_pages申請(qǐng)一個(gè)或多個(gè)物理頁(yè)面，換算 addr 在進(jìn)程 pdg 映射中所在的 pte 地址，將 addr 對(duì)應(yīng)的 pte 設(shè)置為物理頁(yè)面的首地址

• 系統(tǒng)調(diào)用：Brk—申請(qǐng)內(nèi)存小于等于 128kb，do_map—申請(qǐng)內(nèi)存大于 128kb

6、用戶(hù)進(jìn)程訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存分析

• 用戶(hù)態(tài)進(jìn)程獨(dú)占虛擬地址空間，兩個(gè)進(jìn)程的虛擬地址可相同

• 在訪(fǎng)問(wèn)用戶(hù)態(tài)虛擬地址空間時(shí)，如果沒(méi)有映射物理地址，通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用發(fā)出缺頁(yè)異常

• 缺頁(yè)異常陷入內(nèi)核，分配物理地址空間，與用戶(hù)態(tài)虛擬地址建立映射

7、共享內(nèi)存 1) 原理

• 它允許多個(gè)不相關(guān)的進(jìn)程去訪(fǎng)問(wèn)同一部分邏輯內(nèi)存

• 兩個(gè)運(yùn)行中的進(jìn)程之間傳輸數(shù)據(jù)，共享內(nèi)存將是一種效率極高的解決方案

• 兩個(gè)運(yùn)行中的進(jìn)程共享數(shù)據(jù)，是進(jìn)程間通信的高效方法，可有效減少數(shù)據(jù)拷貝的次數(shù)

2) shm 接口

• shmget 創(chuàng)建共享內(nèi)存

• shmat 啟動(dòng)對(duì)該共享內(nèi)存的訪(fǎng)問(wèn)，并把共享內(nèi)存連接到當(dāng)前進(jìn)程的地址空間

• shmdt 將共享內(nèi)存從當(dāng)前進(jìn)程中分離

五、 內(nèi)存使用那些坑

1、C 內(nèi)存泄露

• 在類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)中沒(méi)有匹配地調(diào)用 new 和 delete 函數(shù)

• 沒(méi)有正確地清除嵌套的對(duì)象指針

• 沒(méi)有將基類(lèi)的析構(gòu)函數(shù)定義為虛函數(shù)

• 當(dāng)基類(lèi)的指針指向子類(lèi)對(duì)象時(shí)，如果基類(lèi)的析構(gòu)函數(shù)不是 virtual，那么子類(lèi)的析構(gòu)函數(shù)將不會(huì)被調(diào)用，子類(lèi)的資源沒(méi)有得到正確釋放，因此造成內(nèi)存泄露

• 缺少拷貝構(gòu)造函數(shù)，按值傳遞會(huì)調(diào)用（拷貝）構(gòu)造函數(shù)，引用傳遞不會(huì)調(diào)用

• 指向?qū)ο蟮闹羔様?shù)組不等同于對(duì)象數(shù)組，數(shù)組中存放的是指向?qū)ο蟮闹羔?，不僅要釋放每個(gè)對(duì)象的空間，還要釋放每個(gè)指針的空間

• 缺少重載賦值運(yùn)算符，也是逐個(gè)成員拷貝的方式復(fù)制對(duì)象，如果這個(gè)類(lèi)的大小是可變的，那么結(jié)果就是造成內(nèi)存泄露

2、C 野指針

• 指針變量沒(méi)有初始化

• 指針被 free 或 delete 后，沒(méi)有設(shè)置為 NULL

• 指針操作超越了變量的作用范圍，比如返回指向棧內(nèi)存的指針就是野指針

• 訪(fǎng)問(wèn)空指針（需要做空判斷）

• sizeof 無(wú)法獲取數(shù)組的大小

• 試圖修改常量，如：char p="1234";p='1'

3、C 資源訪(fǎng)問(wèn)沖突

• 多線(xiàn)程共享變量沒(méi)有用 valotile 修飾

• 多線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)全局變量未加鎖

• 全局變量?jī)H對(duì)單進(jìn)程有效

• 多進(jìn)程寫(xiě)共享內(nèi)存數(shù)據(jù)，未做同步處理

• mmap 內(nèi)存映射，多進(jìn)程不安全

4、STL 迭代器失效

• 被刪除的迭代器失效

• 添加元素（insert/push_back 等）、刪除元素導(dǎo)致順序容器迭代器失效

錯(cuò)誤示例：刪除當(dāng)前迭代器，迭代器會(huì)失效

正確示例：迭代器 erase 時(shí)，需保存下一個(gè)迭代器

5、C++ 11 智能指針

• auto_ptr 替換為 unique_ptr

• 使用make_shared 初始化一個(gè) shared_ptr

• weak_ptr 智能指針助手

（1）原理分析：

（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

（3）使用方法：

• lock() 獲取所管理的對(duì)象的強(qiáng)引用指針

• expired() 檢測(cè)所管理的對(duì)象是否已經(jīng)釋放

• get() 訪(fǎng)問(wèn)智能指針對(duì)象

6、C++ 11 更小更快更安全

• std::atomic 原子數(shù)據(jù)類(lèi)型 多線(xiàn)程安全

• std::array 定長(zhǎng)數(shù)組開(kāi)銷(xiāo)比 array 小和 std::vector 不同的是 array 的長(zhǎng)度是固定的，不能動(dòng)態(tài)拓展

• std::vector vector 瘦身 shrink_to_fit()：將 capacity 減少為于 size() 相同的大小

• std::forward_list是單鏈表（std::list 是雙鏈表），只需要順序遍歷的場(chǎng)合，forward_list 能更加節(jié)省內(nèi)存，插入和刪除的性能高于 list。

• std::unordered_map、std::unordered_set用 hash 實(shí)現(xiàn)的無(wú)序的容器，插入、刪除和查找的時(shí)間復(fù)雜度都是 O(1)，在不關(guān)注容器內(nèi)元素順序的場(chǎng)合，使用 unordered 的容器能獲得更高的性能

六、 如何查看內(nèi)存

• 系統(tǒng)中內(nèi)存使用情況：/proc/meminfo

$cat /proc/meminfoMemTotal: 8052444 kB #所有內(nèi)存(RAM)大小,減去一些預(yù)留空間和內(nèi)核的大小。MemFree:2754588kB#完全沒(méi)有用到的物理內(nèi)存，lowFree+highFreeMemAvailable: 3934252 kB #在不使用交換空間的情況下，啟動(dòng)一個(gè)新的應(yīng)用最大可用內(nèi)存的大小，計(jì)算方式：MemFree+Active(file)+Inactive(file)-(watermark+min(watermark,Active(file)+Inactive(file)/2))Buffers: 137128 kB #塊設(shè)備所占用的緩存頁(yè)，包括：直接讀寫(xiě)塊設(shè)備以及文件系統(tǒng)元數(shù)據(jù)(metadata)，比如superblock使用的緩存頁(yè)。Cached:          1948128 kB #表示普通文件數(shù)據(jù)所占用的緩存頁(yè)。SwapCached:0 kB #swap cache中包含的是被確定要swapping換頁(yè)，但是尚未寫(xiě)入物理交換區(qū)的匿名內(nèi)存頁(yè)。那些匿名內(nèi)存頁(yè)，比如用戶(hù)進(jìn)程malloc申請(qǐng)的內(nèi)存頁(yè)是沒(méi)有關(guān)聯(lián)任何文件的，如果發(fā)生swapping換頁(yè)，這類(lèi)內(nèi)存會(huì)被寫(xiě)入到交換區(qū)。Active:3650920kB#active包含active anon和active fileInactive:1343420kB#inactive包含inactive anon和inactive fileActive(anon):    2913304 kB #anonymous pages（匿名頁(yè)），用戶(hù)進(jìn)程的內(nèi)存頁(yè)分為兩種：與文件關(guān)聯(lián)的內(nèi)存頁(yè)(比如程序文件,數(shù)據(jù)文件對(duì)應(yīng)的內(nèi)存頁(yè))和與內(nèi)存無(wú)關(guān)的內(nèi)存頁(yè)（比如進(jìn)程的堆棧，用malloc申請(qǐng)的內(nèi)存），前者稱(chēng)為file pages或mapped pages,后者稱(chēng)為匿名頁(yè)。Inactive(anon):727808kB#見(jiàn)上Active(file):737616kB#見(jiàn)上Inactive(file):615612kB#見(jiàn)上SwapTotal:8265724kB#可用的swap空間的總的大小(swap分區(qū)在物理內(nèi)存不夠的情況下，把硬盤(pán)空間的一部分釋放出來(lái)，以供當(dāng)前程序使用)SwapFree:8265724kB#當(dāng)前剩余的swap的大小Dirty:               104 kB #需要寫(xiě)入磁盤(pán)的內(nèi)存去的大小Writeback:             0 kB #正在被寫(xiě)回的內(nèi)存區(qū)的大小AnonPages:       2909332 kB #未映射頁(yè)的內(nèi)存的大小Mapped:           815524 kB #設(shè)備和文件等映射的大小Shmem:732032kB#共享內(nèi)存大小Slab:153096kB#內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)slab的大小SReclaimable:      99684 kB #可回收的slab的大小SUnreclaim:53412kB#不可回收的slab的大小KernelStack:       14288 kBPageTables:        62192 kBNFS_Unstable:          0 kBBounce:                0 kBWritebackTmp:          0 kBCommitLimit:    12291944 kBCommitted_AS:   11398920 kBVmallocTotal:   34359738367 kBVmallocUsed:           0 kBVmallocChunk:          0 kBHardwareCorrupted:     0 kBAnonHugePages:   1380352 kBCmaTotal:              0 kBCmaFree:               0 kBHugePages_Total:       0HugePages_Free:        0HugePages_Rsvd:        0HugePages_Surp:        0Hugepagesize:       2048 kBDirectMap4k:      201472 kBDirectMap2M:     5967872 kBDirectMap1G:     3145728 kB

• 查詢(xún)內(nèi)存總使用率：free

• 查詢(xún)進(jìn)程 cpu 和內(nèi)存使用占比：top

• 虛擬內(nèi)存統(tǒng)計(jì)：vmstat

• 進(jìn)程消耗內(nèi)存占比和排序：ps aux –sort -rss

• 查看伙伴系統(tǒng)信息

當(dāng)前系統(tǒng)的buddy狀態(tài)可以通過(guò)cat /proc/buddyinfo命令查看

cat /proc/buddyinfo Node 0, zone      DMA     23     15      4      5      2      3      3      2      3      1      0 Node 0, zone   Normal    149    100     52     33     23      5     32      8     12      2     59 Node0,zoneHighMem112123492915816122142

• 查看slab信息

可以通過(guò) cat /proc/slabinfo 命令查看

cat /proc/slabinfo slabinfo - version: 2.1# name                 : tunables    : slabdata   bridge_fdb_cache       0      0     64   59    1 : tunables  120   60    0 : slabdata      0      0      0nf_conntrack_expect      0      0    240   16    1 : tunables  120   60    0 : slabdata      0      0      0nf_conntrack_ffffffff81f6f600      0      0    304   13    1 : tunables   54   27    0 : slabdata      0      0      0iser_descriptors       0      0    128   30    1 : tunables  120   60    0 : slabdata      0      0      0ib_mad                 0      0    448    8    1 : tunables   54   27    0 : slabdata      0      0      0fib6_nodes            22     59     64   59    1 : tunables  120   60    0 : slabdata      1      1      0ip6_dst_cache         13     24    320   12    1 : tunables   54   27    0 : slabdata      2      2      0ndisc_cache            1     10    384   10    1 : tunables   54   27    0 : slabdata      1      1      0ip6_mrt_cache00128301:tunables120600:slabdata000

• 釋放系統(tǒng)內(nèi)存緩存

可以通過(guò) /proc/sys/vm/drop_caches來(lái)釋放

#To free pagecache, useecho1>/proc/sys/vm/drop_caches#To free dentries and inodes, use echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches#To free pagecache, dentries and inodes, useecho 3 >/proc/sys/vm/drop_cache