尝试在Mac/iOS上使用tcmalloc库

概述

       TCMalloc 是 Google 开发的内存分配器，在不少项目中都有使用，例如在 Golang 中就使用了类似的算法进行内存分配。它具有现代化内存分配器的基本特征：对抗内存碎片、在多核处理器能够 scale。据称，它的内存分配速度是 glibc2.3（glibc是GNU发布的libc库，即c运行库。glibc是linux系统中最底层的api，几乎其它任何运行库都会依赖于glibc。glibc除了封装linux操作系统所提供的系统服务外，它本身也提供了许多其它一些必要功能服务的实现）中实现的 malloc的数倍。

　　TCMalloc全称Thread-Caching Malloc，即线程缓存的malloc，实现了高效的多线程内存管理，用于替代系统的内存分配相关的函数（malloc、free，new，new[]等）。

　　TCMalloc是gperftools的一部分，除TCMalloc外，gperftools还包括heap-checker、heap-profiler和cpu-profiler。本文只讨论gperftools的TCMalloc部分。

　　git仓库：https://github.com/gperftools/gperftools.git

　　官方介绍：https://gperftools.github.io/gperftools/TCMalloc.html

安装

从git仓库clone版本的gperftools的安装依赖autoconf、automake、libtool，以Mac为例：

　　$ brew install autoconf automake libtool

　　Autoconf实际上是一个工具集，其中包含aclocal、autoheader和autoconf等可执行文件。Libtool软件包是第三个重要的GNU工具，它的作用是确定共享库在特定平台上的特性。

　　$ ./autogen.sh

　　生成Makefile

　　$ ./configure

　　编译

　　$ make

　　安装

　　$ make install

　　默认安装在/usr/local/下的相关路径（bin、lib、share），可在configure时以--prefix=PATH指定其他路径。

TCMalloc是如何生效的

　　为什么指定-ltcmalloc或者与libtcmalloc_and_profiler.a连接之后，对malloc、free、new、delete等的调用就由默认的libc中的函数调用变为TCMalloc中相应的函数调用了呢？答案在libc_override.h中

　　Qt工程中使用tcmalloc，新建工程qtTCmallocTest，pro文件中链接静态库libtcmalloc.a或者动态库libtcmalloc.dylib，我使用Mac平台的clang构建正常，运行也正常，Demo运行截图如下图所示，一切都好！

　　

　　我使用iOS Simulator构建出现警告错误：

　　:-1: warning: URGENT:building for iOS Simulator simulator, but linking against dylib (/usr/local/lib/libtcmalloc.dylib) built for macOS. Note: This will be an error in the future.

实际运行也会有运行时的类似提示导致最终无法在iOS模拟器上运行：

　　

　　解决办法：重新编译配置

$make uninstall                          // 删除/usr/local/lib下的tcmalloc库

$make clean                              // 清除make产生的临时文件

// 重新configure来配置，只生成minimal的静态库（.a）

$./configure --disable-cpu-profiler --disable-heap-profiler --disable-heap-checker --enable-minimal --enable-static --disable-shared

$make & make install

编译安装成后后

$cd /usr/local/lib

$ls

可见只生成了libtcmalloc_minimal.a和libtcmalloc_minimal_debug.a

查看静态库的架构：

$lipo –info libtcmalloc_minimal.a

可见是x86_64架构的静态库，我们的iOS模拟器是64位处理器，测试需要x86_64架构库，看起来可以使用的。

　　现在重新在Qt Creator中使用iOS Simulator构建我们上面的qtTCmallocTest Demo，在pro文件中添加静态库libtcmalloc_minimal.a，编译链接，结果成功构建，运行时却出错了~

　　

　　错误提示在tcmalloc的源码中，尝试free了已经失效的指针导致出错。可能的原因是程序启动后会调用glibc内存分配的malloc、free等函数，而tcmalloc库就已经将glibc中的内存分配替换成了自己的，此时有点过早调用导致出错。

　　解决：注释修改tcmalloc源码相关部分，然后再重新make以及make install

　　找到libc_override_osx.h，注释部分代码

　　

　　

　　重新make过程中还会出现如下错误：

　　

　　可以看到是cfree和pvalloc引用错误，找到tcmalloc_unittest.cc可以看到如下代码：

#if defined(_WIN32)

　　# define cfree free         // don't bother to try to test these obsolete fns

　　# define valloc malloc

　　# define pvalloc malloc

　　将该文件中用到cfree的地方用free替代，用到valloc和pvalloc的地方用malloc替代，保存后，再重新make，没啥错误，紧接着make install。

　　再次构建Demo，并运行：

　　

　　注意：手机等嵌入式内存等较小，程序中不宜不断申请内存，可能造成内存不够用导致程序崩溃退出。

　　到此为止，使用tcmalloc静态库尝试可以在iOS模拟器上运行了~

　　但是我在iOS真机上编译时却提示找不到arm64架构符号的错误：

　　

　　可见在Mac OS的终端中执行的./configure & make & make install等操作编译出来的静态库和动态库是针对Mac平台的，iOS平台不兼容导致无法使用。

　　该文章指出：iOS用不了谷歌的tcmalloc，无语了~

　　Compile tcmalloc for iOS,but getting errors进行了Compile tcmalloc for iOS的尝试，但是遇到了错误，看底下评论，这一部分在官网文档中并没有涉及，也希望借此机会来完善tcmalloc对iOS的支持。

　　我努力尝试Clang交叉编译iOS真机版本的tcmalloc，最终没有编译出可以正常使用的arm64架构的静态库，目前是个难题，烦请哪位大神给予指导！