实现 malloc() 和 free() — 进一步减少堆

这篇文章是关于实现 malloc() 和 free() 函数的系列文章的一部分。在上一篇文章中，我们学习了如何重用内存块。这是一个重大进步，但还有更多改进空间。

一个例子是减小堆的大小，如第一篇文章中所述。当我们释放最后一个内存块时，我们将堆顶部移动到前一个块的末尾。然而，前一个块以及其他块也可能是免费的。考虑以下场景：

void *ptr1 = abmalloc(8);
无效 *ptr2 = abmalloc(8);
abfree(ptr1);
abfree(ptr2);

在这种情况下，当我们释放 ptr2 指向的块时，我们使 ptr1 成为最后一个块。然而，ptr1也是免费的，所以我们可以进一步减小堆大小。

为了实现这一点，我们将从列表末尾开始迭代指针，直到没有更多的空闲块。如果接收到的指针的标头指向最后一个块并且前一个块是空闲的，我们将标头指针移动到它。我们重复这个过程，直到到达一个可用块，该块的前一个块正在使用中（如果是第一个块，则为 NULL）。然后，我们执行堆缩减过程：

if（标题==最后）{
  while ((标题->上一个！= NULL) && 标题->上一个->可用) {
    标题=标题->上一页；
  }
  最后=标题->上一个；
  brk（标头）；
} 别的 {

现在，我们需要修复 abfree() 中的一个错误。根据规范，free() 函数应该接受空指针并且不执行任何操作。然而，如果 abfree() 接收到 NULL，我们就会出现分段错误！幸运的是，通过在函数开头添加检查很容易修复：

void abfree(void *ptr) {
   如果（ptr == NULL）{
     返回;
   }
   标头 *标头 = (标头*) ptr - 1;

所以，这是我们现在的 abfree() 函数：

void abfree(void *ptr) {
   如果（ptr == NULL）{
     返回;
   }
   标头 *标头 = (标头*) ptr - 1;
   如果（标题==最后）{
     while ((标题->上一个！= NULL) && 标题->上一个->可用) {
       标题=标题->上一页；
     }
     最后=标题->上一个；
     brk（标头）；
   } 别的 {
     标头->可用= true；
   }
 }

减少堆的大小是一个简单的优化，但仍然存在挑战。在下一篇文章中，我们将讨论如何避免为小请求重复使用非常大的内存块。

（这篇文章是 Implementando malloc() e free() — reduzindo ainda mais o heap 的翻译，首次发表于 Suspensão de Descrença。）