C++内存管理之简易内存池的实现

什么是内存池?

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。

它的实现过程为:

预先申请 chunk 大小的内存池, 将内存池划按照对象大小划分成多个内存块。以链表的形式,即通过指针将内存块相连,头指针指向第一个空闲块。当有内存申请需求时,首先检查头指针是否指向空闲块,如果是则将头指针指向的第一个空闲块分配出去(从链表移除),同时头指针指向下一个空闲块;若头指针为空,说明当前内存池已分配完,需要重新申请新的内存池。当有内存释放需求时,将释放的内存块重新加入链表的表头,调整头指针指向新加入的空闲块。这也意味着,如果申请了多个内存池,在内存释放的过程中会慢慢的合并到一起。

初步实现

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embedded 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 embedded pointer 的做法可以减少内存消耗。

更简化:static allocator

前面的实现需要为每个类都重写 operator new 和 operator delete,由于内容是一样的,使用另一个类来完成这些重复的操作。

如此一来,我们的 class 只需要去调用 allocator 即可完成内存的申请和释放工作。

macor for static allocator

在上面的 Foo 和 Goo 中,每次还要写一大堆重复的内容,于是可以使用宏进一步简化:

到此这篇关于C++内存管理之简易内存池的实现的文章就介绍到这了,更多相关C++内存池内容请搜索云海天教程以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持云海天教程!