ICS malloc lab总结

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lab要求

你要实现一个malloc系列函数，并且实现比较好的性能以获得分数，衡量函数性能的标准为内存空间利用率(util，总共61分)及分配算法的时间复杂度(thru，总共39分)。

PKU的标准是92% util+13000Kops thru是满分，如果你某一项少了就要扣分，但是如果你某一项少到一定程度或者某一个应该分配成功的trace分配失败了(往往因为为了追求thru而造成过多的外部和内部碎片)，那么你的整个lab就0分了。

注意:thru吞吐量单位为每秒，而不是每时钟周期，所以不同人电脑上CPU主频不一样， 所以同样的程序在不同电脑上得分不一样， 不过不用担心不公平，因为最后得分都是以服务器主频为标准的。

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lab主要解法

历史上大家都认为为了得到满分(98+/100)，写一个单个操作平均复杂度O(logN)的BST是必要的，甚至有时候BST退化严重的话，是得不到满分的，所以只有平衡树比较保险。(所以很多人做之前先参考网上代码，写了一个平衡树，导致malloc lab网上流传的答案全是平衡树或BST版本，大家为了拿满分，都采用了平衡树，代码也都差不多。
当然，学习别人的代码在自己写是没有问题的，但是希望大家不要抄袭，像malloc lab你自己写和抄袭别人的代码再改一改(封装一些语句为函数，把代码改写为同义语句，改变模块顺序等伎俩），根本骗不过Stanford moss查重系统，而shell lab被发现相似度高问题还不大，毕竟这个lab大家都应该写的差不多，你说思路刚好巧合很正常…要是malloc lab被发现相似度高，你说没抄袭，谁都不信是吧。

但是事实上还有其他写法也是可以满分的，但是其他写法性能不如平衡树/BST。

以下为主要解法:
BST/平衡树版本，这是最优秀的版本，写的话的话thru可以做到满分标准两倍还有多，可以98+/100。
free什么事情都不干的版本(mm-naive.c)，由于不能很好利用空间是会失败的。
课本里的版本，由于首次适配利用率不高，也是失败的。
一般的链表O(N)复杂度如果首次适配很有可能利用率不高，会失败。
一般的链表O(N)复杂度如果最佳适配，因为复杂度太高，应该能得到一个比较低的分数。
一般的分离适配+显式链表，可以得到不错的分数，大概75/100-85/100，有的博客宣称可以做到91/100。

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我的解法简述

参数

./mdriver

91%util 60/61
13000+Kops(autolab 1300MHz) 39/39
20000+Kops(My own PC 2200MHz) 39/39
99/100

PKU autolab

18 17 91% 153836 0.011493 13385

Comparison with libc malloc: mm/libc = 13385 Kops / 10391 Kops = 1.29
Perf index = 60 (util) & 39 (thru) = 99/100
{“scores”: {“Autograded Score”: 99}, “scoreboard”: [99, 99, 13385, 91]}

Score for this problem: 99.0

思路1：显式链表

空闲块有头部脚部，然后可以利用头部size(注意一个细节，虽然是64位机子，但是可以压缩地址为32位做，不过解码时候需要注意一些问题，具体看writeup)后3位一定是0，用来干一些其他事情。
拿一位记录本块是否分配。
拿一位记录前面的块是否分配，可以使得分配块不再有脚部，这是一个重要优化。

思路2：最小块优化

这样以来最小块大小是16字节，如果给你大量的malloc(1)，就很浪费，那么理论上最小块可以到8字节大小，所以做一个优化，去掉8字节空闲块脚部，做一个最小块优化。
拿一位记录前面的块是否为8字节，可以使得8字节空闲块不再有脚部，这是一个重要优化，最小块大小降到了8字节
这样一来8字节的块就很特殊了，事实上通过宏可以让你编写代码是透明这一事实，当然链表中一些地方需要特殊讨论，问题不大。

思路3：分离适配

注意比较小的块比较多，所以可以单独拿一个链表来处理他们，事实上我的代码靠着O(N)的复杂度拿99/100，最关键的一点是分离适配，用不同链表处理不同大小空闲块。

思路4：维护链表关于块大小单调

单调不单调查询都是O(N)，但是一旦单调那么首次适配约等于最优适配了。

提示：看课本和writeup

课本里的宏风格很不错，建议模仿课本风格。还有链表具体操作等等，建议先把课本和mm-naive.c看懂，writeup看清楚，比如writeup里提到的一个关于64位-32位的小细节可以利用，再开始做。
其他部分，例如合并空闲块之类的，可以参考课本和naive版本。