优先级队列中的池内存分配答案

【问题标题】：Pool memory allocation in a priority queue优先级队列中的池内存分配
【发布时间】：2011-03-08 22:06:43
【问题描述】：

我正在编写一个基于事件的模拟器，其中每个事件都会调用一个可以生成新事件的处理函数（节点），依此类推。时间戳与每个事件相关联，它们需要按时间增加的顺序进行处理（但事件不一定按该顺序创建）。为此，我使用了一个简单的priority_queue<Event*>，其中 Event 是一个包含指向必须调用的处理节点的指针和时间戳的类。

所以，一切正常，但我每秒分配和释放数百万个事件，这显然是限制我的模拟器速度的原因（大约 30% 的执行时间用于 Event 对象的内存分配和释放)。

我发现了这个问题： Object pool vs. dynamic allocation 似乎我可以从对象池中受益匪浅。虽然我已经看到 Boost 提供了一些方法来做到这一点，但我不确定这对于在 priority_queue 中实现池是否实用。当谈到自定义内存分配时，我真的很迷茫。

所以我的问题是：为我的priority_queue 使用对象池是否实用/有益，如果是的话，是否有一种简单的方法可以做到这一点，也许还有一些代码示例（或至少是一个起点），最好不要在第一次立即依赖 Boost？

实际上也欢迎一些参考来了解池分配的工作原理！

谢谢。

【问题讨论】：

只需确保在初始化时为您的池预分配一个大块，您将需要进行一些测量以了解随时需要的最高项目数，以避免完全动态分配

标签： c++ priority-queue event-driven

【解决方案1】：

是的，这样做非常实用。请记住，内置动态分配器被构建为尽可能快地用于各种目的——也就是说，它必须以任何大小、任何类型和任何顺序分配和取消分配。如果事先知道这不是必须的，那么可以大大降低分配和解除分配的复杂度。

在这种情况下，您提前知道您总是在分配一个事件。这使对象池成为您的目的的优秀分配器。将设计用于与 STL 对象一起使用的自定义分配器添加到 std::priority_queue 是非常实用的 - 队列在内部容器上模板化，std::vector 作为默认值，您可以在std::vector。结果应该是非常实用且易于使用的——基于值的自定义内存分配器，如对象池（据我所知）相当容易插入。

【讨论】：

【解决方案2】：

对象池的快速而肮脏的例子

EventPool.h

#include <stack>
class Event;

class EventPool
{
 public:
   explicit EventPool(const unsigned int initSize = 0);
   ~EventPool();
   Event* getEvent();
   void returnEvent(Event* e);
 private:
   std::stack<Event*> pool_;
};

EventPool.cxx

#include <Event.h>
#include <EventPool.h>

EventPool::EventPool(const unsigned int initSize)
{
   for(unsigned int i = 0; i < initSize; ++i)
   {
      pool_.push(new Event());
   }
}

EventPool::~EventPool()
{
   while(!pool_.empty())
   {
      delete pool_.top();
      pool_.pop();
   }
}

Event* EventPool::getEvent()
{
   if(pool_.empty())
   {
      return new Event();
   }
   Event* returnValue = pool_.top();
   pool_.pop();
   return returnValue;
}

void EventPool::returnEventToPool(Event* e)
{
   pool_.push(e);
}

通过这样做，您可以让池控制自身的大小。当另一个对象抓取一个事件时，由抓取器决定是否返回该事件或将其删除。

【讨论】：

我喜欢这个例子，它非常简单，适合我正在做的事情，它让我的性能提升了 5% 到 10%。现在，我想知道是否可以通过直接向我的 priority_queue 的容器提供自定义分配器来获得更多改进，如其他答案所建议的那样？ __adjust_heap 和 __push_heap 仍有大约 25% 的执行时间花费，但我想这可能是不可避免的！如果我有时间，我可能会尝试提升......
很高兴为您提供帮助！我添加了一个编辑以显示将堆栈初始化为给定大小，包括初始化第一组对象。这使您的游泳池有点建设重（前期成本），但希望避免额外的建设。您可以为 initSize 选择一个最佳值，因为显然较大的起始池大小意味着更大的内存占用。

【解决方案3】：

我猜你说的是std::priority_queue。是的，可以提供您自己的分配方案。

STL 优先级队列是根据另一个容器（默认情况下，我认为是std::vector）实现的，可以将其指定为模板参数。然后你可以用你的分配器参数化这个其他容器（以通常的 STL 方式）。

它仍然是分配器的实现。如果您不想自己做，我很确定您可以在那里找到很多（例如，您提到了 Boost）。我曾经使用a segregated pool implementation from here 进行了一些小的修改。它做得很好......

【讨论】：