C 記憶體管理 記憶體池

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我們寫程式經常需要 malloc 和 new 一塊記憶體出來， 這些記憶體是在堆上進行分配的，在堆上分配的記憶體和在棧上分配的記憶體不同，可以長久的儲存。

堆是什麼： 可以把你的程序空間 想象成 4g 大小的記憶體（32 為機子上）: 0~ 4gb。 而堆是 其中間的一塊連續的記憶體區域。 程式設計師知道 這塊記憶體區域的起始位置和結束位置，並且這塊連續的記憶體區域可以被程式設計師隨意使用，並且這塊區域是很大的。

推薦文章：what and where are the stack and heap?

堆是一塊 連續的 記憶體區域，是用來儲存資料的。

因為堆是一塊很大的空間。 可以在程式執行過程中隨時使用。 但是在程式執行過程中，當我們需要資料的時候，我們將會從堆上申請記憶體。

那麼問題來了： 當我們想要從堆上申請記憶體的時候，從堆上的**取出需要的記憶體塊呢？

因為有些地方已經可能被別的資料所占用了，我們需要記錄這些資訊，當申請記憶體的時候，可以得到一塊有用的記憶體

很簡單，我們只需要兩張表就可以了。 第一張表記錄了哪些記憶體塊被使用了，稱為alloc_list。 第二張表記錄了哪些記憶體塊未被使用，稱為 free_list。 當需要申請記憶體的時候，從第二張表中查詢 找到滿足要求的記憶體塊，並且將此記憶體塊 從 free_list 中刪除，加入到 alloc_list中。釋放的時候同樣如此。

因為我們申請的記憶體塊 大小 不定，申請和釋放時間也不相同。 所以 這個堆 （連續的整個記憶體塊）會形成 零零散散的情況（稱為記憶體碎片）。 並且 查詢這兩張表 需要時間，所以如果申請和釋放堆記憶體比較頻繁的話，會比較浪費時間。

總之，缺點就是時間和空間消耗嚴重。

通用。

因為你可以申請任意大小的記憶體。

節省 時間 和空間。

比如一種情形，你現在需要 對某種塊大小固定(比如說是：256位元組)的 物件進行頻繁的申請和釋放。 那麼是否可以預先申請 256kb 大小(或者更大)的記憶體塊，然後分為 1024 個單元。每個單元大小是 256b。 然後當需要申請 這個物件的時候，直接從其中獲取；釋放的時候，並不是真正的free 掉，而是歸還給這個記憶體塊（標記為可用），供下次申請時分配。

記憶體池的優點是什麼：

可以極大的加快記憶體 申請 和釋放的過程。達到 o(1) 級別。

可以在一定程度上減少記憶體鎖片的產生。

不夠通用, 只能分配特定長度的位元組，不是通用的記憶體管理器。

記憶體池可能導致記憶體占用只增加，不減少。

參考文章

class mempool;  //整個結構體的大小，就是 每個 item 的大小.

struct _memblock ; // 表示，分配的空間的大小。
_memblock *m_pmemblockheader; //串起整個空閒鍊錶
-freenode *m_pfreenodeheader;
public:
mempool(int nitemsize, int nmemblocksize = 2048) :
m_nitemsize(nitemsize), m_nmemblocksize(nmemblocksize),
m_pmemblockheader(null), m_pfreenodeheader(null)
void* malloc(); //沒有引數，因為分配的大小是固定的
void
free(void *p) //**記憶體。
};void* mempool::malloc() 
void *pfreenode = m_pfreenodeheader; //直接從空閒鍊錶上摘下來乙個item大小的空間
m_pfreenodeheader = m_pfreenodeheader->pprev;
return pfreenode;
}void mempool::free(void* p)

這個可以成為最簡單的記憶體池版本了，針對上述記憶體池的實現的一些缺陷，我們現在進行公升級。

boost::pool 也是乙個記憶體池，是boost 庫的乙個記憶體池實現，但是具有以下的改進。

1. 首先我們可以看到上述**是有缺陷的。 因為它 首先分配的一塊 大空間 是定死的。 呼叫mempool::malloc()多次，可能導致 這個大空間耗完，然後沒有空間，可以分配，但是實際上還是存在可用的記憶體的。 boost::pool 是採用動態記憶體分配的，初次設定大空間的 大小為：32*m_nitemsize，當空間不夠用的時候，動態分配空間m_nitemsize*64，第三次申請空間時，分配的大小為m_nitemsize*128。

2. 其次，boost:pool 實現了ordered_free(viod *p)函式，這個函式 在釋放空間的時候，不會講這個節點直接掛載在 空閒列表的表頭。 它認為 空閒鍊錶是有序鍊錶，所以插入這個要釋放的節點的時候，會進行查詢，找到合適的位置，然後插入這個節點。 於是我們知道ordered_free的時間複雜度是o(n)，而free()的時間複雜度是o(1)（但是不要認為這個是多此一舉哦）

這裡的第一點，在很多地方都有用。屬於使用者需求**。 在 std::vector() 實現中的記憶體增長就使用了這個模型：如果現在的 vector() 記憶體不夠了，那麼重新分配記憶體原來的二倍。 （如果現在vector多餘的空間比較多， 比如說，當使用的空間為整個空間的 1/4 的時候，整個空間縮小為原來的1/2。想一想為什麼？）

具體思想如下：

遺憾的是， mempool 技術可能導致記憶體占用只會增加不會減少。（比如，當我們申請了很多空間，然後釋放掉這些空間，接下來程式申請次數變得很少，就會導致 記憶體之中占有大量的記憶體沒有釋放。） 現在還沒有非常有效的辦法避免這個情況。

不過貌似乙個作者實現的 scopealloc 中的 blockpool可以避免這個情況

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