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Linux 內(nèi)存相關(guān)問題匯總

 華府九五二七 2019-12-25

CPU是如何訪問內(nèi)存的?

物理地址和虛擬地址的分布

Linux內(nèi)核內(nèi)存管理算法Buddy和Slab

Linux用戶態(tài)進(jìn)程的內(nèi)存管理

linux 內(nèi)存是后臺(tái)開發(fā)人員,,需要深入了解的計(jì)算機(jī)資源,。合理的使用內(nèi)存,有助于提升機(jī)器的性能和穩(wěn)定性,。本文主要介紹 linux 內(nèi)存組織結(jié)構(gòu)和頁(yè)面布局,,內(nèi)存碎片產(chǎn)生原因和優(yōu)化算法,linux 內(nèi)核幾種內(nèi)存管理的方法,,內(nèi)存使用場(chǎng)景以及內(nèi)存使用的那些坑,。從內(nèi)存的原理和結(jié)構(gòu),到內(nèi)存的算法優(yōu)化,,再到使用場(chǎng)景,,去探尋內(nèi)存管理的機(jī)制和奧秘。

一,、走進(jìn) linux 內(nèi)存

1,、內(nèi)存是什么?

1)內(nèi)存又稱主存,,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

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——用戶態(tài)&內(nèi)核態(tài)

  • 用戶態(tài):Ring3 運(yùn)行于用戶態(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)換為線性地址

  • 分頁(yè)機(jī)制把一個(gè)線性地址轉(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 段: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:用戶進(jìn)程棧

7、內(nèi)核態(tài)地址空間

  • 直接映射區(qū):線性空間中從 3G 開始最大 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 來分配

  • 永久內(nèi)存映射區(qū):該區(qū)域可訪問高端內(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

  • 用戶進(jìn)程通常情況只能訪問用戶空間的虛擬地址,,不能訪問內(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)存的人來說是天賜的禮物

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題

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

2)    外部碎片

  • 外部碎片指的是還沒有被分配出去(不屬于任何進(jìn)程),但由于太小了無法分配給申請(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,如果沒有,,則無需合并

  • 如果有,,則合并成 2^(i 1)的頁(yè)塊,以此類推,,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

  • 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() 出來的內(nèi)存,,內(nèi)核線程占用的內(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),,用戶空間應(yīng)用程序使用的頁(yè)都屬于該類別。它們是通過頁(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,,減少分配,、初始化和釋放對(duì)象的時(shí)間開銷

  • 通過著色技術(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

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)    專用高速緩存

  • 內(nèi)核為專用高速緩存的申請(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 銷毀內(nèi)存池

10、用戶態(tài)內(nèi)存池

1)    C++ 實(shí)例

11,、DMA 內(nèi)存

1)    什么是 DMA

  • 直接內(nèi)存訪問是一種硬件機(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)

2)    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),允許接管總線的應(yīng)答信號(hào):

四,、 內(nèi)存使用場(chǎng)景

out of memory 的時(shí)代過去了嗎,?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,、用戶態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)

  • alloca 是向棧申請(qǐng)內(nèi)存,因此無需釋放

  • malloc 所分配的內(nèi)存空間未被初始化,使用 malloc() 函數(shù)的程序開始時(shí)(內(nèi)存空間還沒有被重新分配) 能正常運(yùn)行,但經(jīng)過一段時(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,,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

3,、內(nèi)核態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)

函數(shù)分配原理最大內(nèi)存其他_get_free_pages直接對(duì)頁(yè)框進(jìn)行操作4MB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)128KB適合需要頻繁申請(qǐng)釋放相同大小內(nèi)存塊時(shí)使用kmalloc基于 kmem_cache_alloc 實(shí)現(xiàn)128KB最常見的分配方式,,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)大到足以滿足用戶請(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)鏈表沒有找到對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn),,需要通過系統(tǒng)調(diào)用 sys_brk 延伸進(jìn)程的棧空間

5,、缺頁(yè)異常

  • 通過 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、用戶進(jìn)程訪問內(nèi)存分析

  • 用戶態(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

  • 在訪問用戶態(tài)虛擬地址空間時(shí),,如果沒有映射物理地址,通過系統(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)程去訪問同一部分邏輯內(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)存的訪問,,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

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

  • 沒有正確地清除嵌套的對(duì)象指針

  • 沒有將基類的析構(gòu)函數(shù)定義為虛函數(shù)

  • 當(dāng)基類的指針指向子類對(duì)象時(shí),,如果基類的析構(gòu)函數(shù)不是 virtual,那么子類的析構(gòu)函數(shù)將不會(huì)被調(diào)用,子類的資源沒有得到正確釋放,,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

  • 指針變量沒有初始化

  • 指針被 free 或 delete 后,,沒有設(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

  • 訪問空指針(需要做空判斷)

  • sizeof 無法獲取數(shù)組的大小

  • 試圖修改常量,,如:char p='1234';p='1';

3,、C 資源訪問沖突

  • 多線程共享變量沒有用 valotile 修飾

  • 多線程訪問全局變量未加鎖

  • 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:a.  lock() 獲取所管理的對(duì)象的強(qiáng)引用指針 b. expired() 檢測(cè)所管理的對(duì)象是否已經(jīng)釋放 c. get() 訪問智能指針對(duì)象

6,、C++ 11 更小更快更安全

  • std::atomic 原子數(shù)據(jù)類型 多線程安全

  • std::array 定長(zhǎng)數(shù)組開銷比 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

  • td::forward_list

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  

  • 進(jìn)程的內(nèi)存使用情況:/proc/28040/status

  • 查詢內(nèi)存總使用率:free

  • 查詢進(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

  • 釋放系統(tǒng)內(nèi)存緩存:/proc/sys/vm/drop_caches

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