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 什么是内存池?

在上一篇 C++内存管理:new / delete 和 cookie 中谈到,频繁的调用 malloc 会影响运行效率以及产生额外的 cookie, 而内存池的思想是预先申请一大块内存,当有内存申请需求时,从内存池中取出一块内存分配给目标对象。

     

    初步实现

     

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    
    class Screen {
    public:
    	Screen(int x) : i(x) { };
    	int get() { return i; }
    
    	void* operator new(size_t);
    	void  operator delete(void*, size_t);
    
    private:
    	Screen* next;
    	static Screen* freeStore;  //头指针
    	static const int screenChunk;  //内存块数量
    private:
    	int i;
    };
    
    Screen* Screen::freeStore = 0;
    const int Screen::screenChunk = 5;
    
    void* Screen::operator new(size_t size){
    	Screen *p;
    	if (!freeStore) {  //内存池是空的
    		size_t chunk = screenChunk * size;
    		freeStore = p = reinterpret_cast<Screen*>(new char[chunk]);
    		for (; p != &freeStore[screenChunk - 1]; ++p) {  //以链表的形式串联起来
    			p->next = p + 1;
    		}
    		p->next = 0;
    	}
    	p = freeStore;
    	freeStore = freeStore->next;
    	return p;
    }
    
    void Screen::operator delete(void *p, size_t){
    	//将内存块重新加入链表表头,同时调整头指针
    	(static_cast<Screen*>(p))->next = freeStore;
    	freeStore = static_cast<Screen*>(p);
    }
    
    //-------------
    void test(){
    
    	cout << "Size: " << sizeof(Screen) << endl;	
    
    	size_t const N = 100;
    	Screen* p[N];
    
    	for (int i = 0; i < N; ++i)
    		p[i] = new Screen(i);
    
    	for (int i = 0; i < 10; ++i)  //输出地址观察
    		cout << i << ": " << p[i] << endl;
    
    	for (int i = 0; i < N; ++i)
    		delete p[i];
    }
    
    int main(){
    	test();
    	return 0;
    }

    在上面的代码中设置一个内存池为5个内存块,当我们进行100次内存申请后,打印出前10个地址查看,可以看到前5个地址是连续的,后5个也是连续的,但中间由于重新申请了内存池,所以不是连续的。

    但是这样的方法还存在着问题,那就是引入了额外的指针内存消耗,接下来将使用embeded pointer进行改进。

     

     

    使用嵌入指针改进

    上面就使用到了嵌入指针,一个 AirplaneRep 对象的大小为 8 字节,而一个 Airplane 的指针大小为 4 字节或 8 字节。在 32 位机器下, 指针可以借用 AirplaneRep 对象所占的 8 字节内存空间中的前 4 个字节,用来连接空闲的内存块。而当内存块需要被分配给对象时,此时它已从链表中移除,也就不需要指针来连接了。此时的 8 字节内存空间由 AirplaneRep 占据。当内存释放时也是同理,由于 Rep 和 next 不会同时用到,所以 embeded pointer 的做法可以减少内存消耗。

     

     

     

     

     参考:

    1. 【C++内存管理】内存管理实例 (二) —— Embeded pointer

    2. 嵌入式指针embedded pointer的概念以及用法

     

    分类:

    C/C++

    技术点:

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