VC6 malloc
想要搞清malloc是怎么运作的，就必须直到malloc首次分配内存进行了哪些操作，进行了哪些初始化。
很多人认为我们执行一个cpp文件是从main函数开始，但是实际上系统还会为我们进行一系列的环境准备，这些动作通常包含了环境变量的获取、堆的初始化等等一系列操作，在不同环境下可能略有不同。在cpp文件执行之后也存在很多善后操作，这个会在c++前世今生详细介绍。
下面来看一下vc环境下会有哪些动作.
这是c++执行程序的函数栈信息，main函数竟然只排在第8步。我们需要重点关注的函数是_heap_alloc_dbg()，这是真正要分配内存的函数，在这之前，我们先来看看需要分配的内存内容和大小是什么吧。
上述这个结构体用来做内存分配中表头的信息，包含了一个32bit的高位，32bits的低位，32bits的commit信息，一个指针和一个tagRegion结构体指针。
ioinit函数调用malloc_crt函数，这个函数是一个宏定义，在debug模式最终调用_malloc_dbg函数
1 | _malloc_dbg(s,_CRT_BLOCK,_THISFILE,__LINE__); |
上图展示了首次分配内存的大小和初始化情况。在第一次内存分配中，我们首先将nSize作为函数参数传入（256 bytes），_CrtMemBlockHeader是debug模式下要附加到数据上的内容。总的来看数据前面加上了调试信息，对应_CrtMemBlockHeader的每一个字段，数据后面添加了nNoManLandSize = 4B，然后经过对齐之后，我们需要blocksize大小的内存。最后调用heap_alloc_base这个函数申请内存。
在_heap_alloc_dbg()这个函数中，申请完了内存，我们就对它进行初始化，最后返回数据。注意到这是一个双向链表，有指向下一个区块和前一个区块的指针。在debug模式下，数据块两端附着了很多信息，用于变量的跟踪和调试。数据块两端填充的值在图中可以看出，是规定好的值。
获得内存大小之后，判断需要的内存大小是否比阈值小，如果是，就使用sbh处理，否则向操作系统申请Heap内存。为什么阈值是3F8(1016字节)?因为1016+上下两个cookie之后是1024。
在_heap_alloc_base内接下来进行内存对齐。
上面展示了管理1MB内存的数据结构。还记得开始的时候Head的设计吗，它有两个指针，其中一个就是tagRegion指针，这个结构体的内容如右图所示，首先是一个整数，接下来是一个64位char数组，接下来是32个32bits的高位数组和低位数组共32组64bits，用来管理这块内存中某个区块有或没有。最后是32个
tagGroup结构体。
group结构体里面首先是一个整数，接下来有64个listhead，而listhead里面存放双向指针。
然后我们尝试从整体把握。我们要用一个group管理1MB的空间，然后需要new出来这么多结构管理，这些结构本身占16K左右空间。我们的想法是用这32个group来管理1MB的32个片段(32K)。32K对应8页。SBH将这8个page使用双向链表串联起来，然后挂在最后一个listhead上。
我们并不是在一开始就申请1MB的空间，而是申请32K，如果用完了再申请，因此开始时我们拥有的是虚地址。
接下来详细看这个结构，在每个page都有一段保留空间（字节对齐），保留空间下面和最下面都有一段0xffffffff（-1）用来做空间合并，即page内合并不影响page之间的合并。4080记录空间空间的大小。
下面我们来整理一下之前的所有动作。如上图所示：
- 首先在crt的ioinit.c函数的81行申请了100h大小的内存，经过debug header，内存对齐之后大小为130h。
- 初始化64个header，每个header用来管理1MB的内存，此时调用的是VirtualAlloc函数，注意MEM_RESERVE表示保留这些内存（现在是虚地址）。
- 然后初始化region，每个region有32个group，每个group有64个双向指针，这些指针用来管理不同大小的block。
- 然后真正向操作系统申请32k的内存，注意此时的参数是MEM_COMMIT，然后将此块内存分为8个page，使用双向链表连接在一起，挂在group 0 的最后一个双向指针上（group的64个指针管理不同大小区块，从8B到1024B，如果大于1024B就挂在最后一个链表上，由于8K>1K,因此挂在最后）。
- 更改region的32 x 64bits数组的第0号链表的最后一位为1，表示已经有内存块挂载。
- 然后在page1切割内存，4080-130, 改变cookie大小（ec0），下面表示切割的内存，cookie为131,1表示被占用，130表示大小。
回头我们来看一下region的32 x 64bits数组有什么用，哈哈，现在理解了，用来表示32个group的64个链表是否被占用，可以用来快速查询。
那group的int有什么用呢？用来记录分配的次数，如果分配一次就加一，回收一次就减一，便于记录是否回收完备。
当我们第二次分配的时候，先在region里面查找最近的大于目标大小的group的list，然后在上面切割即可。
VC6 free
归还的时候会发生什么呢？请看下图。
假如我们在第15次需要归还240h大小的内存。我们需要做的是：
- 更改group 的count值：14->13.
- 先计算240h/16 = 36，我们应该将这块内存归还到第36（index = 35）链表中。
- 然后利用嵌入式指针技术，将35号链表的指针和这块内存的指针构成一个链表。
那么当有相邻的内存被释放，应该怎么合并呢，请看：
这里就凸显了上下cookie的作用，在free 300这块空间，首先往下看（指针+*指针+4）看下方是否为空，再往上看（指针 - 4）是否为空，如果为空，合并成一个大区间。