在c++动态内存分配的上下文中，我听说过几次“内存碎片”这个术语。我发现了一些关于如何处理内存碎片的问题，但找不到一个直接处理它本身的问题。所以:
什么是内存碎片? 如何判断内存碎片是否是我的应用程序的一个问题?什么样的程序最可能受到影响? 处理内存碎片的常用方法是什么?
另外:
我听说经常使用动态分配会增加内存碎片。这是真的吗?在c++环境中，我知道所有的标准容器(std::string, std::vector等)都使用动态内存分配。如果在整个程序中使用这些(特别是std::string)，内存碎片更可能是一个问题吗? 在stl较多的应用程序中如何处理内存碎片?
当前回答
什么是内存碎片?
When your app uses dynamic memory, it allocates and frees chunks of memory. In the beginning, the whole memory space of your app is one contiguous block of free memory. However, when you allocate and free blocks of different size, the memory starts to get fragmented, i.e. instead of a big contiguous free block and a number of contiguous allocated blocks, there will be a allocated and free blocks mixed up. Since the free blocks have limited size, it is difficult to reuse them. E.g. you may have 1000 bytes of free memory, but can't allocate memory for a 100 byte block, because all the free blocks are at most 50 bytes long.
另一个不可避免但问题较少的碎片来源是，在大多数架构中，内存地址必须对齐到2,4,8等字节边界(即地址必须是2,4,8的倍数等)这意味着，即使你有一个包含3个char字段的结构，你的结构可能有12而不是3，因为每个字段都对齐到4字节边界。
如何判断内存碎片是否是我的应用程序的一个问题?什么样的程序最可能受到影响?
最明显的答案是内存不足异常。
显然，在c++应用程序中，没有一种好的便携式方法来检测内存碎片。更多细节请看这个答案。
处理内存碎片的常用方法是什么?
这在c++中很困难，因为你在指针中使用直接内存地址，你无法控制谁引用特定的内存地址。因此，重新安排已分配的内存块(Java垃圾收集器的方式)是不可取的。
自定义分配器可以通过在较大内存块中管理小对象的分配，并重用该块中的空闲插槽来提供帮助。
其他回答
关于内存碎片的详细答案可以在这里找到。
http://library.softwareverify.com/memory-fragmentation-your-worst-nightmare/
这是11年来我一直在softwareverify.com上回答人们关于内存碎片问题的答案的高潮
什么是内存碎片?
When your app uses dynamic memory, it allocates and frees chunks of memory. In the beginning, the whole memory space of your app is one contiguous block of free memory. However, when you allocate and free blocks of different size, the memory starts to get fragmented, i.e. instead of a big contiguous free block and a number of contiguous allocated blocks, there will be a allocated and free blocks mixed up. Since the free blocks have limited size, it is difficult to reuse them. E.g. you may have 1000 bytes of free memory, but can't allocate memory for a 100 byte block, because all the free blocks are at most 50 bytes long.
另一个不可避免但问题较少的碎片来源是，在大多数架构中，内存地址必须对齐到2,4,8等字节边界(即地址必须是2,4,8的倍数等)这意味着，即使你有一个包含3个char字段的结构，你的结构可能有12而不是3，因为每个字段都对齐到4字节边界。
如何判断内存碎片是否是我的应用程序的一个问题?什么样的程序最可能受到影响?
最明显的答案是内存不足异常。
显然，在c++应用程序中，没有一种好的便携式方法来检测内存碎片。更多细节请看这个答案。
处理内存碎片的常用方法是什么?
这在c++中很困难，因为你在指针中使用直接内存地址，你无法控制谁引用特定的内存地址。因此，重新安排已分配的内存块(Java垃圾收集器的方式)是不可取的。
自定义分配器可以通过在较大内存块中管理小对象的分配，并重用该块中的空闲插槽来提供帮助。
当你想在堆上添加一项时，会发生的事情是计算机必须搜索空间来容纳该项。这就是为什么动态分配不在内存池上执行或使用池分配程序会“减慢”速度的原因。对于一个沉重的STL应用程序，如果你正在做多线程，有囤积分配器或TBB英特尔版本。
现在，当内存碎片化时，会发生两件事:
There will have to be more searches to find a good space to stick "large" objects. That is, with many small objects scattered about finding a nice contigous chunk of memory could under certain conditions be difficult (these are extreme.) Memory is not some easily read entity. Processors are limited to how much they can hold and where. They do this by swapping pages if an item they need is one place but the current addresses are another. If you are constantly having to swap pages, processing can slow down (again, extreme scenarios where this impacts performance.) See this posting on virtual memory.
当分配和释放许多大小不同的对象时，最可能发生内存碎片。假设你在内存中有如下布局:
obj1 (10kb) | obj2(20kb) | obj3(5kb) | unused space (100kb)
现在，当obj2被释放时，您有120kb的未使用内存，但是您不能分配120kb的完整块，因为内存是碎片化的。
避免这种影响的常用技术包括环形缓冲区和对象池。在STL的上下文中，像std::vector::reserve()这样的方法可以提供帮助。
什么样的程序最可能受到影响?
关于与内存碎片相关的问题，一个很好的(=可怕的)例子是Stardock的电脑游戏“Elemental: War of Magic”的开发和发行。
这款游戏是基于32位/2GB内存构建的，所以必须在内存管理方面进行大量优化，以确保游戏能够在这2GB内存中运行。由于“优化”导致不断分配和取消分配，随着时间的推移，堆内存碎片发生，导致游戏每次都崩溃。
YouTube上有一个“战争故事”采访。
