自定义malloc（）中的无限循环

Question

我正在尝试在C中实现自己的malloc()函数，但我遇到了这个问题。 前两个分配的地址是正确的，但是此后，它不显示其他地址。 我的意思是，它陷入了无限循环。 但是，如果我删除条件&& ptr->size > BLK_SIZE ，它似乎可以工作。 因此，问题是，为什么这种情况会破坏代码？ 除了消除条件外，如何通过其他方式解决呢？

这是我的代码...

/* Author : Singh*/

typedef struct block_header {
    unsigned int size : 29,
                 zero : 2,
                alloc : 1;
} block_header;

//macros
#define HEADER_BLK_SIZE sizeof(block_header) // 4 bytes header
#define ALIGNED_PAYLOAD_SIZE (((((size)-1)>>2)<<2)+4) //to align the payload
#define BLK_SIZE HEADER_BLK_SIZE + ALIGNED_PAYLOAD_SIZE //total size of a blk
#define HEAP_EXTEND_SIZE ((BLK_SIZE)*1024) //the total heap size

static void *base_heap = NULL; //base of the heap, starting point
static void *end_heap = NULL;
static block_header *freeblk = NULL;

void *mymalloc(size_t size) {
    size_t remainder_heap = (HEAP_EXTEND_SIZE) - (BLK_SIZE);

    // first time init the heap and allocate the first block
    if (!base_heap) {
        base_heap = sbrk(0);
        end_heap = sbrk(HEAP_EXTEND_SIZE);
        if (base_heap == (void*)-1 || end_heap == (void*)-1)
            return NULL;

        block_header *blk = (block_header*)base_heap;
        blk->size = BLK_SIZE;
        blk->zero = 2;
        blk->alloc = 1;

        freeblk = ((void*)(base_heap)) + BLK_SIZE;
        freeblk->size = remainder_heap;
        freeblk->zero = 2;
        freeblk->alloc = 0;

        return ((void*)blk) + HEADER_BLK_SIZE;
    } else
    if (size >= HEAP_EXTEND_SIZE) {
        return NULL;
    } else {
    //second time and the others
        block_header *ptr = (block_header*)base_heap;
        size_t i;
        i = 0;
        while (i < (HEAP_EXTEND_SIZE)) { //travel the heap
            if ((ptr->alloc) ==1 ) { //if it's allocate we go to the nxt block
                ptr = ((void*)ptr) + ((size_t)(ptr->size));
                i += ((size_t)(ptr->size));
            } else
            if ((ptr->alloc) == 0 && ptr->size > BLK_SIZE) { /*if it's free and
                                                              big enough */
                ptr->size = BLK_SIZE;
                ptr->zero = 2;
                ptr->alloc = 1;
                return ((void*)ptr) + (HEADER_BLK_SIZE);
            } else { //not big enough so we go to the next block
                ptr = ((void*)ptr) + ((size_t)(ptr->size));
                i += ((size_t)(ptr->size));
            }
        }
        return NULL; //if it does not wok
    }
}

//for testing my code
void main() {
    int *i =(int*)mymalloc(12);
    printf("pointeur i : %p\n", i);

    int *ii = (int*)mymalloc(16);
    printf("pointeur ii : %p\n", ii);

    int *iii = (int*)mymalloc(20);
    printf("pointeur iii : %p\n", iii);

    int *iiii = (int*)mymalloc(24);
    printf("pointeur iiii : %p\n", iiii);
}

Answer 1

您的代码中存在一个主要问题：

#define ALIGNED_PAYLOAD_SIZE (((((size)-1)>>2)<<2)+4) //to align the payload
#define BLK_SIZE HEADER_BLK_SIZE + ALIGNED_PAYLOAD_SIZE //total size of a blk
#define HEAP_EXTEND_SIZE ((BLK_SIZE)*1024) //the total heap size

所有这些宏均引用一些当前的size变量。 size是mymalloc的参数名称，使所有这些标识符都是非恒定的。 这可能不是您的意图...

例如，无辜的测试：

if(size >= HEAP_EXTEND_SIZE)

实际上扩展到

if(size >= ((HEADER_BLK_SIZE + (((((size)-1)>>2)<<2)+4))*1024))

除非发生无符号算术溢出并且巧合地将其评估为真，否则这是错误的。

您必须先清理代码，然后才能有效地对其进行调试。

Answer 2

在我看来，根本原因是分配一个块后，您忘记处理freeblock点。 您需要处理freeblock点的原因是，您需要freeblock做出判断。 下面是我的修改：

    else if((ptr->alloc)==0 && ptr->size > BLK_SIZE){ /*if it's free and
                                                        big enough */
        ptr->size = BLK_SIZE;
        ptr->zero = 2;
        ptr->alloc = 1;
        freeblk = ((void *)ptr) + (size_t)(ptr->size);
        freeblk->size = freeblk->size - ptr->size;
        freeblk->zero = 2;
        freeblk->alloc = 0;
        return ((void*)ptr) + (size_t)(ptr->size);
    }

经过测试，我发现它可以正常工作。 enter code here [zzhen201 @〜] $ ./test pointeur i：0x2097004 pointeur ii：0x2097024 pointeur iii：0x209703c pointeur iiii：0x2097058

但是，我没有添加更多测试来测试是否还有其他错误。 因此，也许您需要做更多的工作来测试这一点。

Answer 3

如果我更改此部分：

  else{
      block_header* ptr = (block_header*) base_heap;
      size_t i;
      i = 0;
      while(i<(HEAP_EXTEND_SIZE)){ //travel the heap
        if((ptr->alloc)==1){ //if it's allocate we go to the nxt block
          ptr = ((void*)ptr) + ((size_t)(ptr->size));
          i += ((size_t)(ptr->size));
        }
        else if((ptr->alloc)==0 && ptr->size > BLK_SIZE){ /*if it's free and
                                                            big enough */
            ptr->size = BLK_SIZE;
            ptr->zero = 2;
            ptr->alloc = 1;
            return ((void*)ptr) + (HEADER_BLK_SIZE);
        }
        else{ //not big enough so we go to the next block
          ptr = ((void*)ptr) + ((size_t)(ptr->size));
          i += ((size_t)(ptr->size));
        }
      }
      return NULL; //if it does not wok
    }

通过这一部分（现在不知道空闲块是否足够大），我认为它“有效” ..

else{
      block_header* ptr = (block_header*) base_heap;
      size_t i;
      i = 0;
      while(i<(HEAP_EXTEND_SIZE)){
        if((ptr->alloc)==1){
          ptr = ((void*)ptr) + ((size_t)(ptr->size));
          i += ((size_t)(ptr->size));
        }
        else{
          ptr->size = BLK_SIZE;
          ptr->zero = 2;
          ptr->alloc = 1;
          return ((void*)ptr) + (HEADER_BLK_SIZE);
        }
      }
      return NULL;
    }
    return NULL;
  }