伙伴分配器（Buddy Allocator）是一种内存分配算法，旨在提高内存利用率并减少内存碎片化。它将内存空间划分为大小相等的块，并使用二叉树数据结构来管理这些内存块。以下是伙伴分配器如何提高内存利用率的原理：
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内存块的分配：
- 当需要分配一块内存时，伙伴分配器会从可用的内存块中找到大小适当的块。如果没有找到完全匹配大小的块，则会选择一个稍大的块，并将其一分为二，直到找到合适大小的块为止。
- 为了提高效率，伙伴分配器通常使用二叉树来管理内存块。树中的每个节点代表一个内存块，节点的大小是其对应内存块的大小。
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内存块的合并：
- 当一个内存块被释放时，伙伴分配器会检查其相邻的内存块是否也是空闲的。如果相邻的内存块也是空闲的，并且大小相同，则这两个块可以合并成一个更大的块。
- 通过合并相邻的空闲块，伙伴分配器可以减少内存碎片化，并提高内存利用率。这是因为合并后的内存块可以重新分配给其他需要内存的请求，而不会浪费任何空闲的内存。
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伙伴关系：
- 伙伴分配器中的内存块通常按照2的幂次方大小进行划分，每个块都有一个伙伴块，其大小也是2的幂次方，且总是与当前块相邻。
- 当一个内存块被分割成两个子块时，这两个子块被称为伙伴，它们的大小相等，并且总是相邻的。
通过以上方法，伙伴分配器可以提高内存利用率，减少内存碎片化，并且具有较好的分配和释放性能。它被广泛应用于操作系统、嵌入式系统和各种内存管理库中。
