前言

按照https://www.zhihu.com/question/28677076中的推荐，从今天起开始Redis源码的阅读工作，第一步便是Redis的内存分配机制。代码都在zmalloc.h和zmalloc.c中。

头文件

接下来就是一步一步解读zmalloc.h，首先第一个

#define __xstr(s) __str(s)
#define __str(s) #s

第二行中似乎有点奇怪，这个#s实际上就是在预处理阶段将s转换成字符串，s如果是1234，则__str(s)的结果就是"1234"。下面的：

#if defined(USE_TCMALLOC)
#elif defined(USE_JEMALLOC)

这一部分是用来判断是否使用tcmalloc或者jemalloc作为内存分配器

源码

zmalloc

正如其名，最关键的可能就是zmalloc函数，代码为

void *zmalloc(size_t size) {
    void *ptr = ztrymalloc_usable(size, NULL);
    if (!ptr) zmalloc_oom_handler(size);
    return ptr;
}

先看调用的第一个函数ztrymalloc_usable：

void *ztrymalloc_usable(size_t size, size_t *usable) {
    ASSERT_NO_SIZE_OVERFLOW(size);//断言size是否溢出
    void *ptr = malloc(MALLOC_MIN_SIZE(size)+PREFIX_SIZE);
    if (!ptr) return NULL;

这个函数第一行ASSERT_NO_SIZE_OVERFLOW是用来断言size是否溢出，通过assert((sz) + PREFIX_SIZE > (sz))，如果sz加上PREFIX_SIZE之后不大于sz，就说明已经溢出，因为sz和PREFIX_SIZE是无符号类型。断言成功的话就调用glib.c中的malloc函数申请内存，注意：size如果是0的话，申请的是sizeof(long)+PREFIX_SIZE大小的内存，否则是size+PREFIX_SIZE大小的内存。内存申请完毕，回到zmalloc函数，如果溢出，ptr是NULL，进入zmalloc_oom_handler函数报错，不溢出的话就返回内存地址。不过zmalloc_oom_handler是一个函数指针，实际调用的是zmalloc_default_oom函数：

static void zmalloc_default_oom(size_t size) {
    fprintf(stderr, "zmalloc: Out of memory trying to allocate %zu bytes\n",
        size);
    fflush(stderr);
    abort();
}

函数体内，输出错误信息，冲刷stderr缓冲区，终止进程。除了z_trymalloc_usable还有一个函数为z_malloc_usable,该函数形式为：

void *zmalloc_usable(size_t size, size_t *usable) {
    void *ptr = ztrymalloc_usable(size, usable);
    if (!ptr) zmalloc_oom_handler(size);
    return ptr;
}

z_malloc_usable内部仍然是调用了ztrymalloc_usable，只不过内存没有申请成功的话会报错。

zcalloc

zcalloc函数的组织形式和zmalloc很相似，只不过：

void *ptr = calloc(1, MALLOC_MIN_SIZE(size)+PREFIX_SIZE);

调用calloc函数时的第一个参数指定为1，并且为了和calloc类似，专门写了一个可以指定参数的zcalloc_num：

void *zcalloc_num(size_t num, size_t size) {
    /* Ensure that the arguments to calloc(), when multiplied, do not wrap.
     * Division operations are susceptible to divide-by-zero errors so we also check it. */
    if ((size == 0) || (num > SIZE_MAX/size)) {
        zmalloc_oom_handler(SIZE_MAX);
        return NULL;
    }
    void *ptr = ztrycalloc_usable(num*size, NULL);
    if (!ptr) zmalloc_oom_handler(num*size);
    return ptr;
}

zrealloc

重新分配内存，realloc的升级版，这里同样解读最重要的一个函数：

void *ztryrealloc_usable(void *ptr, size_t size, size_t *usable) {
    ASSERT_NO_SIZE_OVERFLOW(size);
#ifndef HAVE_MALLOC_SIZE//如果定义了HAVE_MALLOC_SIZE，也就是申请内存中前几个字节是用于存储申请内存的大小
    void *realptr; 
#endif
    size_t oldsize;
    void *newptr;

    /* not allocating anything, just redirect to free. */
    //size为0加上之前内容有效，相当于释放内存
    if (size == 0 && ptr != NULL) {
        zfree(ptr);
        if (usable) *usable = 0;
        return NULL;
    }
    /* 传入的ptr就是NULL，就相当于重新申请内存
    if (ptr == NULL)
        return ztrymalloc_usable(size, usable);

#ifdef HAVE_MALLOC_SIZE
    oldsize = zmalloc_size(ptr);//获取实际使用的内存大小
    newptr = realloc(ptr,size);//调用C中的realloc
    if (newptr == NULL) {
        if (usable) *usable = 0;
        return NULL;
    }//内存分配失败，返回NULL

    update_zmalloc_stat_free(oldsize);//原子类型的减操作，use_memory = use_memory - oldsize
    size = zmalloc_size(newptr);
    update_zmalloc_stat_alloc(size);//原子类型的加操作，use_memory = use_memory + size
    if (usable) *usable = size;
    return newptr;
#else //未定义HAVE_MALLOC_SIZE
    realptr = (char*)ptr-PREFIX_SIZE;//将当前的指针退PREFIX_SIZE大小
    oldsize = *((size_t*)realptr);//之前的大小
    newptr = realloc(realptr,size+PREFIX_SIZE);
    if (newptr == NULL) {
        if (usable) *usable = 0;
        return NULL;
    }

    *((size_t*)newptr) = size;
    update_zmalloc_stat_free(oldsize);
    update_zmalloc_stat_alloc(size);
    if (usable) *usable = size;
    return (char*)newptr+PREFIX_SIZE;
#endif
}

函数中不断#ifdef HAVE_MALLOC_SIZE来判断是否定义了HAVE_MALLOC_SIZE这个宏，如果定义的话，说明可以直接通过zmalloc_size函数判断实际使用的内存，也就是调用malloc的话系统直接多申请size_t大小的内存用来存储申请内存的大小，不然的话我们必须要手动预留PREFIX_SIZE大小的内存。下面这两个函数有体现：

#ifndef HAVE_MALLOC_SIZE
size_t zmalloc_size(void *ptr) {
    void *realptr = (char*)ptr-PREFIX_SIZE;
    size_t size = *((size_t*)realptr);
    return size+PREFIX_SIZE;
}
size_t zmalloc_usable_size(void *ptr) {
    return zmalloc_size(ptr)-PREFIX_SIZE;
}
#endif