tcache

roger

tcache 是 glibc 2.26 (ubuntu 17.10) 之后引入的一种技术（see commit），目的是提升堆管理的性能。但提升性能的同时舍弃了很多安全检查，也因此有了很多新的利用方式。

相关结构体

tcache 引入了两个新的结构体，tcache_entry 和 tcache_perthread_struct。

这其实和 fastbin 很像，但又不一样。

tcache_entry

tcache_entry 用于链接空闲的 chunk 结构体，其中的 next 指针指向下一个大小相同的 chunk。

需要注意的是这里的 next 指向 chunk 的 user data，而 fastbin 的 fd 指向 chunk 开头的地址。

而且，tcache_entry 会复用空闲 chunk 的 user data 部分。

tcache_perthread_struct

每个 thread 都会维护一个 tcache_prethread_struct，它是整个 tcache 的管理结构，一共有 TCACHE_MAX_BINS 个计数器和 TCACHE_MAX_BINS项 tcache_entry，其中

• tcache_entry 用单向链表的方式链接了相同大小的处于空闲状态（free 后）的 chunk，这一点上和 fastbin 很像。
• counts 记录了 tcache_entry 链上空闲 chunk 的数目，每条链上最多可以有 7 个 chunk。
  

用图表示大概是：

tcache

基本工作方式

• 第一次 malloc 时，会先 malloc 一块内存用来存放 tcache_prethread_struct 。
• free 内存，且 size 小于 small bin size 时
• tcache 之前会放到 fastbin 或者 unsorted bin 中
• tcache 后：
  

• 先放到对应的 tcache 中，直到 tcache 被填满（默认是 7 个）
• tcache 被填满之后，再次 free 的内存和之前一样被放到 fastbin 或者 unsorted bin 中
• tcache 中的 chunk 不会合并（不取消 inuse bit）
  

• malloc 内存，且 size 在 tcache 范围内
  

• 先从 tcache 取 chunk，直到 tcache 为空
• tcache 为空后，从 bin 中找
• tcache 为空时，如果 fastbin/smallbin/unsorted bin 中有 size 符合的 chunk，会先把 fastbin/smallbin/unsorted bin 中的 chunk 放到 tcache 中，直到填满。之后再从 tcache 中取；因此 chunk 在 bin 中和 tcache 中的顺序会反过来
  

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