干貨! Linux 內(nèi)存相關(guān)問(wèn)題匯總

在服務(wù)器，工控機(jī)，嵌入式aarch64硬件架構(gòu)的基礎(chǔ)上搭載linux操作系統(tǒng)作為基礎(chǔ)操作系統(tǒng)，處理各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)已經(jīng)成為各種智能設(shè)備和服務(wù)提供商的主流基礎(chǔ)架構(gòu)。

但是隨著大數(shù)據(jù)，智能化必然帶來(lái)海量數(shù)據(jù)的處理，傳輸和儲(chǔ)存，對(duì)于系統(tǒng)CPU,內(nèi)存，網(wǎng)絡(luò)都帶來(lái)了巨大的性能壓力，其中內(nèi)存的合理使用無(wú)疑對(duì)設(shè)備的性能起到至關(guān)重要的作用，如何有效的使用內(nèi)存最大限度的發(fā)揮內(nèi)存的性能優(yōu)勢(shì)，以及避免內(nèi)存耗盡帶來(lái)的宕機(jī)的危險(xiǎn)，成為各廠商的最常見(jiàn)的問(wèn)題，同時(shí)由于內(nèi)存出現(xiàn)問(wèn)題的多樣性，和難以定位根因等因素也成為困擾研發(fā)和系統(tǒng)集成工作者老大難問(wèn)題。

本文針對(duì)主要的幾類在高并發(fā)高IO應(yīng)用場(chǎng)景下出現(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題進(jìn)行問(wèn)題定位和解決邏輯分析，為相關(guān)行業(yè)從業(yè)者提供類似情況的問(wèn)題解決思路，跛行策略。

Linux 內(nèi)存是后臺(tái)開(kāi)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(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(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

用戶進(jìn)程通常情況只能訪問(wèn)用戶空間的虛擬地址，不能訪問(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

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締挝坏?

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(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

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

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(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(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(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，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(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(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、用戶進(jìn)程訪問(wèn)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(wèn)用戶態(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(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(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 資源訪問(wèn)沖突

多線程共享變量沒(méi)有用 valotile 修飾

多線程訪問(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(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)類型 多線程安全

std::array 定長(zhǎng)數(shù)組開(kāi)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(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

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

To free pagecache, use echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches

To free dentries and inodes, use echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches

To free pagecache, dentries and inodes, use echo 3 >/proc/sys/vm/drop_caches