自定义malloc实现存在跨操作系统的异常性能差异问题

背景 #

课程中使用了一篇讲解内存分配器的文章中的自定义malloc实现，代码基于对应的开源实现编写，同时我编写了如下测试程序进行大量内存分配测试：

#include <stdlib.h>

#define MAXITERS   100000
#define MAXSIZE    1024

int main(int argc, char* argv[]) {
  float pfree = atof(argv[1]);
  int niter = rand() % MAXITERS;
  for(int i = 0; i < niter; i++ ) {
     int size = rand() % MAXSIZE;
     void* p = malloc(size * sizeof(char));
     float toss = (float)random() / RAND_MAX;
     if ( toss > pfree )
        free(p);
  }
  return 0;
}

性能异常情况 #

该测试程序在WSL2、Ubuntu 23、Fedora 39上运行耗时约30秒，但在搭载M3 Pro的MacBook和M2 Air的MacBook上仅需约1秒。

编译运行命令 #

Linux环境下的编译运行步骤：

gcc -Wno-deprecated-declarations -o libmemalloc.so -fPIC -shared memalloc.c
export LD_LIBRARY_PATH=.:$LD_LIBRARY_PATH
gcc testalloc.c -o testalloc -L. -lmemalloc
./testalloc 0.5

MacOS环境下无需执行export LD_LIBRARY_PATH即可直接运行，我怀疑这是否是性能差异的根源？二者的环境变量功能是否存在差异？

验证与已尝试方案 #

• 已通过在malloc实现中添加代码int x = x/0; printf("%d", x);确认MacOS确实在使用自定义实现：Linux下程序会崩溃，MacOS下则输出0
• 已尝试的解决方向：在多台不同Linux设备上测试；使用LD_PRELOAD等不同编译命令，但性能依旧低下且会影响终端程序；添加错误代码验证自定义实现的加载情况
• 相关代码已上传至个人仓库，恳请帮忙测试并解决性能问题

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Marco Gonçalves