baiyan所有视频：https://segmentfault.com/a/11...源视频地址：http://replay.xesv5.com/ll/24...malloc和free函数考虑字符串的非二进制安全性：如果存储的字符串内容包含\0，则视为字符串结束，提前确定字符串结束而不是字符字符串的结尾正常结束。malloc一块内存后，它的大小存在于哪里？free一块内存，怎么知道有多少freememory？解决方案：在分配的内存地址空间附近分配额外的内存记录大小。malloc()系统调用非常慢，相当于去面包店买面包，需要揉面、发酵等一系列繁琐的工作，以避免多次从用户态切换到内核对于内存分配模式，PHP会先向操作系统内核申请一块大内存空间，然后用户态PHP虚拟机会实现自己的一套内存管理机制来管理这块大内存。以后申请内存只需要PHP虚拟机实现具体的内存分配操作，不需要再向内核申请。这减少了操作系统的内存申请次数，以空间换取时间，避免了频繁的系统调用，提高了性能。操作系统内存块基本概念：2MB大小内存页：4KB大小内存两者关系：一个chunk由512页组成（2MB/4KB=512）（512=2^9，4KB=2^12，2MB=2^二十一）。mmap()：将文件或其他对象映射到内存并分配块的系统调用。内存不够怎么办：选择一个占用内存多的进程挂起，把它占用的内存换到硬盘分配给新的进程。当被挂起的进程被唤醒时，被唤醒的进程会在内存中寻找对应的页，但是找不到，于是产生缺页中断，操作系统会将硬盘中的页替换回内存中，供唤醒进程继续运行。PHP内存分配PHP内存分类：small/large/hugesmall:size<=3KB（有30种规格）large:3KB=2MB-4KB思考：为什么大规格内存<=2MB-4KB？答：在small和large内存分配规范中，先分配一个chunk，在chunk的第一页存放一个结构体，用于存放chunk中每一页的相关存储信息（即mm_heap在zend_alloc.h结构中）。而huge规格则不需要，直接使用即可（因为huge内存已经大于2MB（即一个chunk）），不需要记录内部存储细节）。想一个问题：一个页面有4KB，至于用这么大的空间来保存吗？struct_zend_mm_heap{#ifZEND_MM_CUSTOMintuse_custom_heap;#endif#ifZEND_MM_STORAGEzend_mm_storage*storage;#endif#ifZEND_MM_STATsize_tsize;/*当前使用的内存（PHP库函数memory_get_usage()方法就是获取该字段的值）*/size_tpeak;/*内存使用峰值*/#endifzend_mm_free_slot*free_slot[ZEND_MM_BINS];/*是一个大小为ZEND_MM_BINS=30的数组，每个存储单元是一个单向链表，用于挂载30个不同规格的smallMemory（下面会讲到）*/#ifZEND_MM_STAT||ZEND_MM_LIMITsize_treal_size；/*当前分配页面的大小*/#endif#ifZEND_MM_STATsize_treal_peak;/*分配页面的峰值大小*/#endif#ifZEND_MM_LIMITsize_tlimit;/*内存限制*/intoverflow;/*内存溢出标志*/#endifzend_mm_huge_list*huge_list;/*巨大的分配块列表*/zend_mm_chunk*主块；zend_mm_chunk*缓存块；/*未使用的块列表*/intchunks_count;/*分配的块数*/intpeak_chunks_count;/*当前请求分配块的峰值数量*/intcached_chunks_count;/*缓存块的数量*/doubleavg_chunks_count;/*每个请求分配的平均块数*/intlast_chunks_delete_boundary;/*最后一次删除后的块数*/intlast_chunks_delete_count;/*最后一个边界的删除数*/#ifZEND_MM_CUSTOMunion{struct{void*(*_malloc)(size_t);无效（*_free）（无效*）；void*(*_realloc)(void*,size_t);}标准;struct{void*(*_malloc)(size_tZEND_FILE_LINE_DCZEND_FILE_LINE_ORIG_DC);空白（*_免费）（无效*ZEND_FILE_LINE_DCZEND_FILE_LINE_ORIG_DC）；void*(*_realloc)(void*,size_tZEND_FILE_LINE_DCZEND_FILE_LINE_ORIG_DC);调试；}custom_heap;#endif};重点看中文注释的部分，我们看到zend_mm_heap结构不是很大，接下来继续关注关键的zend_mm_chunk结构：struct_zend_mm_chunk{zend_mm_heap*heap;zend_mm_chunk*下一个；zend_mm_chunk*prev;uint32_tfree_pages；/*空闲页数*/uint32_tfree_tail;/*块的空闲页数*/uint32_tnum;charreserve[64-(sizeof(void*)*3+sizeof(uint32_t)*3)];zend_mm_heapheap_slot；/*仅在主块中使用*/zend_mm_page_mapfree_map;/*512位或64字节*/zend_mm_page_infomap[ZEND_MM_PAGES];/*2KB=512*4*/};1个chunk有512个pagesfirstheap字段是一个zend_mm_heap类型的结构体指针，方便直接在512pages中找到存放附加信息的第一个page。下面两个next和prev字段构成了一个双向链表，用于chunk之间的连接。关注zend_mm_page_map类型的倒数第二个字段，有512位（即64B），每一位用于存储当前chunk中的每一页是否被使用（因为一共有512页）。除了检查是否被使用外，还需要检查每页的具体尺寸和其他相关情况，并记录相关信息。zend_mm_page_info类型的最后一个字段解决了上面的问题。ZEND_MM_PAGES=(ZEND_MM_CHUNK_SIZE/ZEND_MM_PAGE_SIZE)=2MB/4KB=512个存储单元，每个存储单元为typedefuint32_tzend_mm_page_info类型，即4B大小用于存储额外的使用信息，该字段一共2KB。它是用来存储大小和使用的附加信息的，所以这里2KB加上剩下的字段会用掉差不多4KB的空间，所以需要保留chunk的第一页来记录这些信息。然后这个page_info(uint32_t)，这里的32位怎么用，先看内存规格怎么标记#defineZEND_MM_IS_FRUN0x00000000#defineZEND_MM_IS_LRUN0x40000000#defineZEND_MM_IS_SRUN0x80000000第32位为1表示小内存，也就是0x8。然后低5位（2^5>30规格）存储bit_num（即ZEND_MM_BINS_INFO宏的索引，以便快速找到需要的页数等信息（下文介??绍））。第31位为1表示大内存，即0x4。然后低10位表示分配的页数（>=512就够了）。为什么不使用9位？2^9=512够吗？？？第31位和第32位均为1，即0xC，低5位表示bit_num，其中3KB规格为29，16~25位表示偏移量。以申请3KB为例，必须有3个4KB的页面，分成4个3KB的页面（见下图）。前3KB以0xC为起始标志（约定）连续分配4个3KB，偏移量为0，bit_num为29；第二个3KB是0x8，偏移量是1，bit_num也是29；第三，四个3KB内存相同，只是偏移量不同。_emalloc()->zend_mm_alloc_heap()->分配三种内存规格之一：staticzend_always_inlinevoid*zend_mm_alloc_heap(zend_mm_heap*heap,size_tsizeZEND_FILE_LINE_DCZEND_FILE_LINE_ORIG_DC){void*ptr;if(size<=pSEND_MM_SIMAX_){zend_mm_alloc_small(heap,size,ZEND_MM_SMALL_SIZE_TO_BIN(size)ZEND_FILE_LINE_RELAY_CCZEND_FILE_LINE_ORIG_RELAY_CC);返回指针；}elseif(size<=ZEND_MM_MAX_LARGE_SIZE){ptr=zend_mm_alloc_large(heap,sizeZEND_FILE_LINE_RELAY_CCZEND_FILE_LINE_ORIG_RELAY_CC);返回指针；}else{returnzend_mm_alloc_huge(heap,sizeZEND_FILE_LINE_RELAY_CCZEND_FILE_LINE_ORIG_RELAY_CC);}}smallmemory注意一个page可以包含多个smallmemoryblock，首先一次分配的pages总量要能除以分配的size。也就是说，尽量不要有内存碎片。例如：分配3KB的小内存，不能只分配一页，因为会留下1KB大小的内存碎片，无法再利用和分配。因此，需要得到一个规格和4KB的最小公倍数作为总分配空间。但如果最小公倍数过大，导致需要的页数过多，那么退而求其次，即使剩下的内存碎片很少也能满足需求。下面举几个例子：例1：如果分配8B的小内存：我们先找到能分8B的最小pagesize。因为4KB可以分成8B，所以我们可以取1页，所以可以分成512个8B内存。我们取1个8B内存返回给用户，然后剩下的511个8B内存会挂在zend_mm_heap结构体的zend_mm_free_slot*free_slot[ZEND_MM_BINS]字段中。这里ZEND_MM_BINS宏=30，正好这30个数组单元对应30种小内存规格，一共有30个单向链表，每个单向链表挂载多分配内存。对于上面例子中的8B内存，会挂载分配的剩余511个8B内存。下次再次有分配请求时，直接从链表中取出即可，无需重新分配。同时也避免了内存碎片的产生。释放内存时，直接使用头插入法（相比尾插入法的复杂度O(1)）插入到链表的头部即可。小内存的最小分配规格是8B，因为指针在64位系统下是8B，可以满足free_slot字段中单向链表的要求。例2：如果分配的是3KB规格的小内存：我们也是先找一个能被3KB整除的页大小。因为4KB不能分成3KB，虽然1页可以满足3KB的分配要求，但是还是会有1KB的内存碎片，所以我们不能直接使用1页。我们取最小的4KB能被3KB整除的倍数，得到3(4KB*3/3KB=4)个3KB大小的内存块的值。然后我们也拿一块3KB内存返回给用户，剩下的3块3KB内存挂在上面zend_mm_heap结构中free_slot字段的链表上，等待后续的分配请求。例3：分配40B小内存，为什么下面的代码只用了一页？是因为4KB和40B的最小公倍数太大，导致一次性申请的页面太多，不能盲目求两者的最小公倍数，所以退而求其次只分配1页。虽然4096/40=102.5，但是代码直接取102作为最终分配数量。第一个返回给用户，剩下的101个挂在free_slot链表上等待后续的分配请求。下面都是小内存分配规范：/*bin_num,size,count,pages*//*数组下标，分配大小，这个大小的内存块可以分配多少个，需要多少页*/#defineZEND_MM_BINS_INFO(_,x,y)\_(0,8,512,1,x,y)\_(1,16,256,1,x,y)\_(2,24,170,1,x,y)\_(3,32,128,1,x,y)\_(4,40,102,1,x,y)\_(5,48,85,1,x,y)\_(6,56,73,1,x,y)\_(7,64,64,1,x,y)\_(8,80,51,1,x,y)\_(9,96,42,1,x,y)\_(10,112,36,1,x,y)\_(11,128,32,1,x,y)\_(12,160,25,1,x,y)\_(13,192,21,1,x,y)\_(14,224,18,1,x,y)\_(15,256,16,1,x,y)\_(16,320,64,5,x,y)\_(17,384,32,3,x,y)\_(18,448,9,1,x,y)\_(19,512,8,1,x,y)\_(20,640,32,5,x,y)\_(21,768,16,3,x,y)\_(22,896,9,2,x,y)\_(23,1024,8,2,x,y)\_(24,1280,16,5,x,y)\_(25,1536,8,3,x,y)\_(26,1792,16,7,x,y)\_(27,2048,8,4,x,y)\_(28,2560,8,5,x,y)\_(29,3072,4,3,x,y)思考：给定一个size，如何确定它的bin_num（也就是index），从而快速找到count和pages？staticzend_always_inlineintzend_mm_small_size_to_bin(size_tsize){...unsignedintt1,t2;if(size<=64){/*我们需要支持size==0...*/return(size-!!size)>>3;}else{t1=大小-1;t2=zend_mm_small_size_to_bit(t1)-3;t1=t1>>t2；t2=t2-3;t2=t2<<2;返回(int)(t1+t2);}#endif}当size<=64时，size会增加8，那么可以直接通过>>3位（除以8）得到索引的偏移量。很容易理解，这里的size是为了兼容size=0，这样右移3位前不会出现负值；减去!!size（即减去1）是为了与边界条件兼容，例如size为8B。当size>64时，详见：小内存规格计算。核心思想：size可以看成一个等差数列，按照公差进行分组。先找出当前size属于哪个group，group内的offset是多少，最后把两者相加。小内存分配过程：staticzend_always_inlinevoid*zend_mm_alloc_small(zend_mm_heap*heap,size_tsize,intbin_numZEND_FILE_LINE_DCZEND_FILE_LINE_ORIG_DC){...if(EXPECTED(heap->free_slot[bin_num]!=NULL)){=zend_mm_f>free_slot[bin_num];heap->free_slot[bin_num]=p->next_free_slot;返回（无效*）p；}else{returnzend_mm_alloc_small_slow(heap,bin_numZEND_FILE_LINE_RELAY_CCZEND_FILE_LINE_ORIG_RELAY_CC);如果内存不为空，直接从free_slot链表的首位取，然后将链指针向后移动，等待下一次内存分配。否则，调用zend_mm_alloc_small_slow函数。注意这个慢是指重新申请chunk，分配page等，这里不展开。内存对齐内存对齐：请求内存返回的起始地址是一个逻辑地址（下面会介绍），地址必须是2MB的整数倍，这就是内存对齐。在PHP中可以判断一定是申请的hugememory。因为小内存和大内存的第一页存放的是zend_mm_heap结构，所以一定不能是2MB地址的整数倍。这样可以快速计算出当前地址属于哪个chunk。例如，如果地址是4096，则它属于第三个块。所以，内存对齐的好处是，如果对齐了，就可以直接判断是一个巨大的规范，不需要额外存储字段供后面的判断使用。x64架构的计算机地址一共有64位，任何内存地址都可以分为首地址+偏移量，比如1019地址（十进制）=1000（首地址）+19（偏移量）；从二进制看，2MB=1000000000000000000000，低21位全为0（偏移量为0），高43位为首地址（第22位为1，高64-22=42位全为0)就形成了一个64位的逻辑地址。这样就可以方便的进行逻辑地址和物理地址的转换。向操作系统申请内存是以页为单位的，所以申请的内存是4KB的整数倍，不会出现4K+1等逻辑地址。思考：PHP以chunk为单位向操作系统申请内存，但操作系统只返回4KB整数倍的内存起始地址，而不是2MB内存起始地址。在一个chunk中，起始地址分配给2MB的整数倍的概率是1/512，如何让操作系统请求的地址直接是2MB的整数倍？答：申请更多的存储空间，切头切尾，保证起始地址2MB对齐。gdb调试相关gdb需要指定一个可执行的二进制程序进行调试，相关命令可以在google中使用，常用r/b/n/s/p在使用gdbbmain时，为什么php没有main()入口功能？上面的gdb命令还能正常执行吗？因为虚拟机默认会帮你加一个main()并返回编译器优化：直接在函数中注入内联函数，替换宏等，所以编译时需要关闭编译器优化，方便调试
