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| ptmalloc 的响应用户内存分配要求的具体步骤为:
1) 获取分配区的锁, 为了防止多个线程同时访问同一个分配区, 在进行分配之前需要取得分配区域的锁. 线程先查看线程私有实例中是否已经存在一个分配区, 如果存 在尝试对该分配区加锁, 如果加锁成功, 使用该分配区分配内存, 否则, 该线程搜 索分配区循环链表试图获得一个空闲（没有加锁）的分配区. 如果所有的分配区都 已经加锁, 那么 ptmalloc 会开辟一个新的分配区, 把该分配区加入到全局分配区循 环链表和线程的私有实例中并加锁, 然后使用该分配区进行分配操作. 开辟出来的 新分配区一定为非主分配区, 因为主分配区是从父进程那里继承来的. 开辟非主分配区时会调用 mmap()创建一个 sub-heap, 并设置好 top chunk.
2) 将用户的请求大小转换为实际需要分配的 chunk 空间大小. 具体查看 request2size 宏 (malloc.c:3332)
3) 判断所需分配 chunk 的大小是否满足 chunk_size <= max_fast (max_fast 默认为 64B), 如果是的话, 则转下一步, 否则跳到第 5 步. (malloc.c:3340)
4) 首先尝试在 Fastbins 中查找所需大小的 chunk 分配给用户. 如果可以找到, 则分配结束. 否则转到下一步. (malloc.c:3340)
5) 判断所需大小是否处在 small bins 中, 即判断 chunk_size < 512B 是否成立. 如果 chunk 大小处在 small bins 中, 则转下一步, 否则转到第 7 步. (malloc.c:3377)
6) 根据所需分配的 chunk 的大小, 找到具体所在的某个 small bin, 从该 Bin 的尾部摘取一个恰好满足大小的 chunk. 若成功, 则分配结束, 否则, 转到 8. (malloc.c:3377)
7) 到了这一步, 说明需要分配的是一块大的内存, 于是, ptmalloc 首先会遍历 Fastbins 中的 chunk, 将相邻的空闲 chunk 进行合并, 并链接到 unsorted bin 中. 对于 Fastbins 的合并是由 `malloc_consolidate` 做处理. (malloc.c:3421)
8) 遍历 unsorted bin 中的 chunk, 如果请求的 chunk 是一个 small chunk, 且 unsorted bin 只有一个 chunk, 并且这个 chunk 在上次分配时被使用过(也就是 last_remainder), 并且 chunk 的大小大于 (分配的大小 + MINSIZE), 这种情况下就直接将该 chunk 进行切割, 分配结束, 否则继续遍历, 如果发现一个 unsorted bin 的 size 恰好等于需要分配的 size, 命中缓存, 分配结束, 否则将根据 chunk 的空间大小将其放入对应的 small bins 或是 large bins 中, 遍历完成后, 转入下一步. (malloc.c:3442)
9) 到了这一步说明需要分配的是一块大的内存, 并且 Fastbins 和 unsorted bin 中所有的 chunk 都清除干净 了. 从 large bins 中按照 “smallest-first, best-fit”(最小&合适, 也就是说大于或等于所需 size 的最小 chunk) 原则, 找一个合适的 chunk, 从中划分一块合适大小的 chunk 进行切割, 并将剩下的部分放到 unsorted bin, 若操作成功, 则分配结束, 否则转到下一步. (malloc.c:3576)
10) 到了这一步说明在对应的 bin 上没有找到合适的大小, 无论是 small bin 还是 large bin, 对于 small bin, 如果没有对应大小的 small bin, 只能 idx+1. 对于 large bin,在上一步的 large bin 并不一定能找到合适的 chunk 进行切割, 因为 large bins 间隔是很大的, 假如当前的 idx 的 large bin 只有一个 chunk, 但是所需 size 大于该 chunk, 这就导致找不到合适的, 只能继续 idx+1, 最后都需要根据 bitmap 找到之后第一个非空闲的 bin. 在这两种情况下找到的 bin 中的 chunk 一定可以进行切割或者全部分配(剩余的 size < MINSIZE) (malloc.c:3649)
11) 如果仍然都没有找到合适的 chunk, 那么就需要操作 top chunk 来进行分配了. 判断 top chunk 大小是否满足所需 chunk 的大小, 如果是, 则从 top chunk 中分出一块来. 否则转到下一步. (malloc.c:3749)
12) 到了这一步, 说明 top chunk 也不能满足分配要求, 所以, 于是就有了两个选择: 如果是主分配区, 调用 sbrk(), 增加 top chunk 大小；如果是非主分配区, 调用 mmap 来分配一个新的 sub-heap, 增加 top chunk 大小；或者使用 mmap()来直接分配. 在这里, 需要依靠 chunk 的大小来决定到底使用哪种方法. 判断所需分配的 chunk 大小是否大于等于 mmap 分配阈值, 如果是的话, 则转下一步, 调用 mmap 分配, 否则跳到第 13 步, 增加 top chunk 的大小. (malloc.c:3800)
13) 使用 mmap 系统调用为程序的内存空间映射一块 chunk_size align 4kB 大小的空间. 然后将内存指针返回给用户.
14) 判断是否为第一次调用 malloc, 若是主分配区, 则需要进行一次初始化工作, 分配一块大小为(chunk_size + 128KB) align 4KB 大小的空间作为初始的 heap. 若已经初始化过了, 主分配区则调用 sbrk()增加 heap 空间, 分主分配区则在 top chunk 中切割出一个 chunk, 使之满足分配需求, 并将内存指针返回给用户.
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