Recoder malloc, free, mallopt, realloc

**Onche** · 04/12/2013, 01h55

bonjour,

je dois recoder malloc, free, malopt, calloc, realloc..

en utilisant des appels systeme comme sbrk()

(le but n'est pas de faire un truc aussi performant que le vrai malloc evidement)

j'ai choisi d'utiliser une liste doublement chainée pour gérer des bloc de memoire (chaque bloc à un entete avec les infos sur la taille, le precedent, le suivant etc)

j'ai tout fait, sauf mallopt, je coince un peu
je sais que mallopt ne fait que modifier des varibles (je dois gérer que M_MXFAST et M_NLBLOCKS)
mais je coince sur comment implémenter la gestion de la memoire pour des tailles < M_MXFAST

en gros pour des malloc(size) avec size < M_MXFAST
je ne dois pas utiliser tout le truc fait dans malloc, mais une implémentation moins lourde
dans le sujet ils parlent de faire un tableau de M_NLBLOCKS blocs de taille M_MXFAST et de gérer dans ce tableau une liste de blocs libres
et on a pas besoin de gerer le "free" pour ces blocs

mais j'ai un peu de mal a comprendre "gérer dans ce tableau une liste de blocs libres"

ce que j'ai compris c'est:

je cree un tableau de M_NLBLOCKS blocs de taille M_MXFAST
donc de M_NLBLOCKS * M_MXFAST octets
donc je me retrouve avec
t[0] -> M_MXFAST octets
...
t[M_NLBLOCKS - 1] -> M_MXFAST octets
ensuite j'ai une liste des blocs vides qui contient initialement tous les blocs (= t[0] ....)
si je fais un appel a malloc pour une taille < M_MXFAST, je prends un bloc dans le tableau (au lieu de faire appel a sbrk etc), et je renvoie ça a l'utilisateur puis je l'enleve de la liste des blocs libres
si je fais un free sur un tel bloc alors je l'ajoute dans la liste des bloc libres
si il n'y a plus assez de bloc libre alors je refais un tableau de tableau de M_NLBLOCKS blocs de taille M_MXFAST (en revanche comment allouer un nouveau tableau sans ecraser l'ancien et sans utiliser malloc ?)

est-ce bien ça ?
sinon comment mieux l'implementer?

merci

PS: voici tout le code que j'ai fait jusque maintenant, si vous voyez des trucs a améliorer n'hesitez pas

malloc.c:

Code :

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#include "malloc.h"
 
/* Pointeur vers le premier bloc */
static entete_p memoire = NULL;
 
/* Mallopt */
static int maxfast = 0;
static int numblks = 100;
static int mallopt_premiere_allocation = 0; /* 0 si aucune premiere petite allocation a ete faite, 1 sinon */
 
/**
 * Malloc
 * @param size
 */
void *mon_malloc(size_t size)
{	
	entete_p bloc;
 
	if(size == 0)
		return NULL;
 
	bloc = recherche_bloc(size);
 
	/* Aucun bloc */
	if(!bloc) {
		bloc = creer_bloc(size);
		if(bloc) {
			insere_bloc(bloc);
		} else {
			return NULL;
		}
		coupe_bloc(bloc, size);
		bloc->etat = OCCUPE;
		return bloc->espace_utilisateur;
	}
 
	if(bloc->taille_espace_utilisateur > size)
		coupe_bloc(bloc, size);
	bloc->etat = OCCUPE;
	return bloc->espace_utilisateur;
}
 
/**
 * Free
 * @param ptr
 */
void mon_free(void *ptr)
{
	entete_p bloc;
 
	bloc = espace_utilisateur_to_bloc(ptr);
 
	bloc->etat = LIBRE;
 
	if(bloc->entete_suivant->etat == LIBRE && bloc < bloc->entete_suivant) {
		fusion_bloc(bloc, bloc->entete_suivant);
	}
 
	if(bloc->entete_precedent->etat == LIBRE && bloc->entete_precedent < bloc) {
		fusion_bloc(bloc->entete_precedent, bloc);
	}
}
 
/**
 * Calloc
 * @param nmemb Nombre d'elements
 * @param size Taille des elements
 */
void *mon_calloc(size_t nmemb, size_t size)
{
	size_t total;
	void *ptr;
 
	total = nmemb * size;
	ptr = mon_malloc(total);
 
	if(!ptr)
		return NULL;
 
	return memset(ptr, 0, total); /* TODO ? */
}
 
/**
 * Realloc
 * @param ptr
 * @param size
 */
void *mon_realloc(void *ptr, size_t size)
{
	entete_p old_bloc;
	entete_p new_bloc;
	void *new_espace_utilisateur;
 
	if(!ptr)
		return mon_malloc(size);
 
	old_bloc = espace_utilisateur_to_bloc(ptr);
 
	/* Si l'espace dans le bloc est deja suffisant */
	if(old_bloc->taille_espace_utilisateur >= size) {
		/* Si il y a assez de place, on coupe le bloc */
		if(old_bloc->taille_espace_utilisateur > TAILLE_ENTETE + size)
			coupe_bloc(old_bloc, size);
		return ptr;
	} else {
		/* TODO Essayer de fusionner blocs adjascents */
		new_espace_utilisateur = mon_malloc(size);
		if(!new_espace_utilisateur)
			return NULL;
		new_bloc = espace_utilisateur_to_bloc(new_espace_utilisateur);
		copie_bloc(old_bloc, new_bloc);
		mon_free(ptr);
		return new_espace_utilisateur;
	}
}
 
/**
 * Mallopt
 * @param cmd La variable a modifier
 * @param val La nouvelle valeur de la variable
 * @return 0 si erreur, 1 sinon
 */
int mon_mallopt(int cmd, int val)
{
	/* Si un premier bloc a deja ete alloue */
	if(mallopt_premiere_allocation == 1)
		return 0;
 
	if(val < 0)
		return 0;
 
	switch(cmd) {
		case M_MXFAST:
			maxfast = val;
			break;
		case M_NLBLOCKS:
			numblks = val;
			break;
		default:
			return 0;
	}
 
	return 1;
}
 
/**
 * Cree un nouveau bloc a l'aide d'un appel systeme
 * La taille du bloc cree est au minimum TAILLE_MIN pour eviter trop
 * d'appels a sbrk
 * @param size La taille du bloc a creer
 * @return Un nouveau bloc ou NULL si erreur
 */
static entete_p creer_bloc(size_t size)
{
	char *extension;
	entete_p extension_entete;
 
	if(size < TAILLE_MIN)
		size = TAILLE_MIN;
 
	extension = sbrk(size + TAILLE_ENTETE);
	if(extension ==  (void *) -1)
		return NULL;
 
	extension_entete = (entete_p) extension;
	extension_entete->taille_espace_utilisateur = size;
	extension_entete->espace_utilisateur = extension + TAILLE_ENTETE;
	extension_entete->entete_precedent = extension_entete;
	extension_entete->entete_suivant = extension_entete;
	extension_entete->etat = LIBRE;
 
	return extension_entete;
}
 
/**
 * Renvoie le premier entete de bloc de taille au moins egale a size dans la
 * liste des blocs vides, si aucun bloc de taille suffisante n'est trouve, on
 * renvoie NULL
 * @param size La taille minimale du bloc a trouver
 * @return Le premier entete trouve ou NULL si aucun bloc
 */
static entete_p recherche_bloc(size_t size)
{
	entete_p tmp;
 
	if(!memoire)
		return NULL;
 
	tmp = memoire;
 
	while(tmp->taille_espace_utilisateur <= size || tmp->etat == OCCUPE) {
		tmp = tmp->entete_suivant;
		if(tmp == memoire) /* si on a fait le tour de la liste */
			return NULL;
	}
 
	return tmp;
}
 
/**
 * Insere le bloc dans la memoire, dans l'ordre des adresses
 * @param bloc Le bloc a inserer
 */
static void insere_bloc(entete_p bloc)
{
	entete_p courant;
 
	/* Premiere insertion */
	if(!memoire)
		memoire = bloc;
 
	courant = memoire;
 
	while(courant < bloc) {
		courant = courant->entete_suivant;
		if(courant == memoire) /* Tour complet de liste */
			break;
	}
 
	bloc->entete_precedent = courant->entete_precedent;
	bloc->entete_suivant = courant;
 
	courant->entete_precedent->entete_suivant = bloc;
	courant->entete_precedent = bloc;
}
 
/**
 * Il se peut que la taille du bloc soit superieure a size: par
 * exemple, si le reste est <= TAILLE_ENTETE, on ne peut pas creer de second bloc,
 * donc on laisse le reste dans le premier bloc
 * @param bloc Le bloc a couper
 * @param size La taille du bloc a creer
 */
static void coupe_bloc(entete_p bloc, size_t size)
{
	entete_p nouveau_entete;
	char *nouveau;
 
	/* bonne taille, pas besoin de couper */
	if(bloc->taille_espace_utilisateur == size)
		return;
 
	/* Si il n'y a pas assez de place pour creer un second bloc de reste */
	if(bloc->taille_espace_utilisateur - size <= TAILLE_ENTETE)
		return;
 
	nouveau = (char *)bloc + TAILLE_ENTETE + size;
	nouveau_entete = (entete_p) nouveau;
	nouveau_entete->taille_espace_utilisateur = bloc->taille_espace_utilisateur - size - TAILLE_ENTETE;
	nouveau_entete->espace_utilisateur = nouveau + TAILLE_ENTETE;
	nouveau_entete->entete_precedent = bloc;
	nouveau_entete->entete_suivant = bloc->entete_suivant;
	nouveau_entete->etat = LIBRE;
 
	bloc->entete_suivant->entete_precedent = nouveau_entete;
	bloc->taille_espace_utilisateur = size;
	bloc->entete_suivant = nouveau_entete;
	bloc->etat = LIBRE;
}
 
/**
 * Fusionne les bloc b1 et b2, b1 doit etre juste avant b2
 * Apres l'appel de la fonction, b2 est "detruit", b1 prend la place
 * des deux blocs
 * @param b1
 * @param b2
 */
static void fusion_bloc(entete_p b1, entete_p b2)
{
	/* TODO Et si les deux blocs ne sont pas contigus ??? */
	b1->taille_espace_utilisateur = b1->taille_espace_utilisateur + TAILLE_ENTETE + b2->taille_espace_utilisateur;
	b1->entete_suivant = b2->entete_suivant;
	b2->entete_suivant->entete_precedent = b1;
	b1->etat = LIBRE;
}
 
/**
 * Copie l'espace utilisateur du bloc "old" dans l'espace utilisateur du bloc "new"
 * La taille de l'espace de new doit etre superieure ou egale a celle de "old"
 * @param old_bloc L'ancien bloc
 * @param new_bloc Le nouveau bloc cree
 */
static void copie_bloc(entete_p old_bloc, entete_p new_bloc)
{
	char *old_espace_utilisateur, *new_espace_utilisateur;
	unsigned int i;
 
	if(new_bloc->taille_espace_utilisateur < old_bloc->taille_espace_utilisateur)
		return;
 
	old_espace_utilisateur = old_bloc->espace_utilisateur;
	new_espace_utilisateur = new_bloc->espace_utilisateur;
 
	for(i = 0; i < old_bloc->taille_espace_utilisateur; i++)
		new_espace_utilisateur[i] = old_espace_utilisateur[i];
}
 
/**
 * Renvoie le bloc qui correspond au pointeur d'espace utilisateur
 * passe en parametre
 * @return Le bloc correspondant
 */
static entete_p espace_utilisateur_to_bloc(void *ptr)
{
	char *tmp;
	entete_p bloc;
 
	tmp = ptr;
	tmp -= TAILLE_ENTETE;
	bloc = (entete_p)tmp;
 
	return bloc;
}
 
/**
 * Affiche le contenu de la memoire (adresses des blocs, taille, debut des
 * espaces utilisateur, etat...)
 */
static void affiche_memoire()
{
	entete_p tmp;
	int nb_bloc;
 
	if(!memoire) {
		printf("Memoire vide\n\n\n");
		return;
	}
 
	tmp = memoire;
	nb_bloc = 1;
 
	do {
		printf("Bloc %d\n", nb_bloc);
		affiche_bloc(tmp);
		tmp = tmp->entete_suivant;
		nb_bloc++;
	} while(tmp != memoire); /* On continue tant qu'on n'est pas revenu au debut de la liste circulaire */
}
 
/**
 * Affiche les informations du bloc
 * @param bloc Le bloc
 */
static void affiche_bloc(entete_p bloc)
{
	if(!bloc) {
		printf("Bloc NULL\n\n\n");
		return;
	}
 
	printf("Adresse: %p\n", bloc);
	printf("Espace utilisateur: %p\n", bloc->espace_utilisateur);
	printf("Taille: %d\n", bloc->taille_espace_utilisateur);
	printf("Etat: %d\n", bloc->etat);
	printf("Entete precedent: %p\n", bloc->entete_precedent);
	printf("Entete suivant: %p\n", bloc->entete_suivant);
	printf("\n\n");
}
 
/**
 * Main
 */
int main(int argc, char const *argv[])
{
	int *a, *b, *c, *d;
	int i;
 
	printf("%d\n", M_MXFAST);
 
	affiche_memoire();
 
	/* TEST FUSION */
	/* entete_p b1; */
	/* entete_p b2; */
	/* entete_p b3; */
	/* entete_p b4; */
 
	/* b1 = malloc(TAILLE_ENTETE); */
	/* b2 = malloc(TAILLE_ENTETE); */
	/* b3 = malloc(TAILLE_ENTETE); */
	/* b4 = malloc(TAILLE_ENTETE); */
 
	/* b1->entete_suivant = b2; */
	/* b1->entete_precedent = b4; */
	/* b1->taille_espace_utilisateur = 10; */
 
	/* b2->taille_espace_utilisateur = 10; */
	/* b2->entete_suivant = b3; */
	/* b2->entete_precedent = b1; */
 
	/* b3->taille_espace_utilisateur = 10; */
	/* b3->entete_precedent = b2; */
	/* b3->entete_suivant = b4; */
 
	/* b4->taille_espace_utilisateur = 10; */
	/* b4->entete_precedent = b3; */
	/* b4->entete_suivant = b1; */
 
	/* affiche_bloc(b1); */
	/* affiche_bloc(b2); */
	/* affiche_bloc(b3); */
 
	/* fusion_bloc(b2, b3); */
 
	/* printf("===== FUSION\n"); */
	/* affiche_bloc(b1); */
	/* affiche_bloc(b2); */
	/* affiche_bloc(b4); */
 
 
	return 0;
}

malloc.h:

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#ifndef _MALLOC_H_
#define _MALLOC_H_
 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
 
#define TAILLE_ENTETE sizeof(struct entete)
#define TAILLE_MIN 1024
 
#ifndef M_MXFAST
#define M_MXFAST 1
#endif
 
#ifndef M_NLBLOCKS
#define M_NLBLOCKS 2
#endif
 
/* Pour designer l'etat d'un bloc */
enum etat {
	LIBRE = 0, OCCUPE = 1
};
 
/* Represente l'entete d'un bloc */
typedef struct entete entete_t;
typedef entete_t* entete_p;
 
struct entete {
	size_t taille_espace_utilisateur;
	void *espace_utilisateur;
	entete_p entete_precedent;
	entete_p entete_suivant;
	enum etat etat;
};
 
/* Prototypes */
void *mon_malloc(size_t size);
void mon_free(void *ptr);
void *mon_calloc(size_t nmemb, size_t size);
void *mon_realloc(void *ptr, size_t size);
int mon_mallopt(int cmd, int val);
static entete_p creer_bloc(size_t size);
static entete_p recherche_bloc(size_t size);
static void insere_bloc(entete_p bloc);
static void coupe_bloc(entete_p bloc, size_t size);
static void fusion_bloc(entete_p b1, entete_p b2);
static void copie_bloc(entete_p old_bloc, entete_p new_bloc);
static entete_p espace_utilisateur_to_bloc(void *ptr);
static void affiche_memoire();
static void affiche_bloc(entete_p bloc);
 
#endif

**Sve@r** · 05/12/2013, 20h47

Envoyé par Onche

mais j'ai un peu de mal a comprendre "gérer dans ce tableau une liste de blocs libres"

Salut
Tu crées une structure contenant le bloc et un flag pour indiquer libre/occupé. Puis tu gères ensuite un tableau de ce type de structure.
Dès qu'un bloc devient libre tu modifies le flag...

Envoyé par Onche

ce que j'ai compris c'est:

je cree un tableau de M_NLBLOCKS blocs de taille M_MXFAST
donc de M_NLBLOCKS * M_MXFAST octets
donc je me retrouve avec
t[0] -> M_MXFAST octets
...
t[M_NLBLOCKS - 1] -> M_MXFAST octets
ensuite j'ai une liste des blocs vides qui contient initialement tous les blocs (= t[0] ....)
si je fais un appel a malloc pour une taille < M_MXFAST, je prends un bloc dans le tableau (au lieu de faire appel a sbrk etc), et je renvoie ça a l'utilisateur puis je l'enleve de la liste des blocs libres
si je fais un free sur un tel bloc alors je l'ajoute dans la liste des bloc libres

Moui aussi. Mais avec le flag tu peux alors laisser ton tableau inchangé.

Envoyé par Onche

en revanche comment allouer un nouveau tableau sans ecraser l'ancien et sans utiliser malloc ?)

Ben tu peux utiliser ton propre malloc().
Par exemple ce que moi je ferais: créer une primitive __malloc() dédiée à l'allocation elle-même, à coup de brk() et sbrk().
Puis ensuite tu crées ton tableau qui, lui, fait appel à cette primitive quand il a besoin de s'agrandir.
Et enfin tu crées ton malloc() public qui fera appel