a22_memman02 のバックアップ(No.4)

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- 1 (2022-02-07 (月) 15:16:13)
- 2 (2022-02-07 (月) 17:06:08)
- 3 (2022-02-07 (月) 17:06:08)
- 4 (2022-02-08 (火) 00:23:06)
- 5 (2022-02-09 (水) 15:37:45)

メモリ管理 #2

(by K, 2022.02.07)

↑

(1)

AMemAlc0 (シンプルなメモリアロケータ：サイズは固定)
AMemAlc1 (サイズ指定できるメモリアロケータ)
AMemAlcSys (malloc, freeを呼ぶだけのメモリアロケータ：サイズは固定)
AMemAlc00 (AMemAlc0とAMemAlcSysの内部インタフェース共通化のためだけの構造体)
AClean (freeやデストラクタの呼び出しを自動化)

↑

(2)

AMemAlc0 (シンプルなメモリアロケータ：サイズは固定)
- [説明]init時に決めたサイズのメモリを管理する。手持ちのメモリがなくなると、親のアロケータを呼び出してメモリを補充する。
- void AMemAlc0_init()
- void AMemAlc0_deinit()
  - 未返却のメモリが一つでもあるとdeinitできない（ADBGLV>=1のとき、実行時エラーとなる）。
- void *AMemAlc0_alc()
- void AMemAlc0_fre()
  - 当たり前だけどalcで得たメモリ以外をfreしてはいけない（ADBGLV>=2のとき、実行時エラーとなる）。
  - 二重freも当然やってはいけない（ADBGLV>=2のとき、実行時エラーとなる）。
- AMemAlc0 *AMemAlc0_init1()
  - AMemAlc1から指定したサイズのAMemAlc0を作る。

AMemAlc1 (サイズ指定できるメモリアロケータ、ほぼmallocの代用)
- [説明]8, 16, 32, 64, ..., 1Gの合計28個のAMemAlc0を持っていて、要求サイズに応じてアロケータを切り替えてメモリ管理を実現。
- void AMemAlc1_init()
- void AMemAlc1_deinit()
  - 未返却のメモリが一つでもあるとdeinitできない（ADBGLV>=1のとき、実行時エラーとなる）。
- void *AMemAlc1_alc()
- void AMemAlc1_fre()
- AMemAlc0 *AMemAlc1_getAlc() (サイズを指定すると対応するアロケータを返す)
- void AMemAlc1_report() (現在の利用状況を画面などに出力する)

AMemAlcSys (malloc, freeを呼ぶだけのメモリアロケータ：サイズは固定)
- void AMemAlcSys_init()
- void AMemAlcSys_deinit()
- void *AMemSlcSys_alc()
- void AMemSlcSys_fre()

AClean (freeやデストラクタの呼び出しを自動化)
- AClean *AClean_init()
- void AClean_deinit()
- ACleanDat *AClean_set1()
- ACleanDat *AClean_set2()
- void AClean_out()
- void AClean_force()

↑

(3)

[1]ADBGLVはデバックレベルで、コンパイル時に-DADBGLV=2のように指定する。デフォルトは0。ADBGLV=0のとき、aclライブラリは一切のデバッグ支援用の処理を省略する（＝リリースモード）。ADBGLV=1だと、処理速度がほとんど落ちない処理だけを有効にする。ADBGLV=2だとすべてのデバッグ支援機能を有効にする。・・・これにより、デバッグ支援を開発者のニーズに合わせて利用できる。

[2]AMemAlc1は基本的に2のべきのサイズのメモリブロックのアロケートが最も効率よくできるので、内部の管理ノードなど（＝たくさんalcするもの）はできるだけこのサイズに調整しておくほうが良い。それが難しい場合は、自分が必要とするサイズのAMemAlc0を作ってしまうとよい。そうすればメモリ効率はほとんど悪化しない。

実験してみた（実験結果は32bitモード時のもの）

AClean c;
AClean_init(&c, ma1, 0);
ARep(10000) AMemAlc1_alc(ma1, 24, &c);
AMemAlc1_report(ma1, stdout);
AClean_out(&c);
// これだと n=10323 total=402688 になる.
// 32*10000(24*10000由来)+256*323(Cleanの内部データ由来,256バイトで31件登録できる).
// 合計で402688バイト、10323個になる.
// 24*10000を使うために、32*10000が使われたので、効率は75.00%になる.
// 当然だけど、AClean_out()後は0に戻る.

AClean c;
AClean_init(&c, ma1, 0);
AMemAlc0 alc24;
AMemAlc0_init1(&alc24, 24, ma1, 16 * 1024, &c); // ma1から16KBずつとってきて24バイトに切り分けて提供するアロケータを作る.
ARep(10000) AMemAlc0_alc(&alc24, &c);
AMemAlc1_report(ma1, stdout);
AClean_out(&c);
// これだと n=339 total=329472 になる.
// 16k*15(24*10000由来)+256*323(Cleanの内部データ由来,256バイトで31件登録できる)+1k*1(alc24の内部管理データ).
// 合計で329472バイト、339個になる.
// 24*10000のために、16k*15+1K*1が使われたので、効率は97.25%になる.
// 当然だけど、AClean_out()後は0に戻る.

[3]今のところ、AMemAlc0とAMemAlc1にはかなり満足しているが、ACleanにはまだ少し不満がある。もっと少ないメモリで実現できないだろうか？・・・まあでもこれ以上頑張ると複雑になるので、やはり今ぐらいでちょうどいいのかもしれない。
[4]ACleanにデストラクタやfree呼び出しを任せてしまえばプログラムは確実にシンプルになるが、量が多くなると消費メモリが多くなってくるので、量が多くなりそうなものは手動でデストラクタ呼び出しやfreeなどを行った方がいい。・・・手動でやると間違えてしまうこともあるかもしれないが、そんなときはADBGLVを2にしてしまえばほとんどのバグは見つけられるので、状況はそれほど悪くないだろう。