C 程式設計記憶體管理器（記憶體池）

c語言中的標準庫函式malloc、free、calloc和realloc，以及c++中的new、new、delete和delete 操作符，是這兩種語言中記憶體管理的關鍵之處。（注意一下c語言裡面的是函式，在c++裡面是操作符，這個據說在面試裡面被問到過。）

在執行時，malloc和new將向作業系統核心請求記憶體，而free和delete則請求釋放記憶體。這意味著，作業系統必須在每次提出記憶體請求時在使用者空間**和核心**之間進行切換。這種切換直接導致了執行效率的下降。

在vs2012中測試如下**：

#include #include using namespace std;
class complex
private:
double r; //實部
double c; //虛部
};int main(int argc, _tchar* argv)
for (int j=0;j<1000;j++)
}t2 = clock();
cout << t2-t1 << "ms" << endl;
return 0;
}

考慮到vs2010中debug版本和release版本執行效率的差異，分別使用debug模式和release模式編譯執行程式，得到結果：

debug模式下：

release模式下：

release模式下，程式的執行效率是要遠遠高於debug模式的，這是因為debug模式中有很多除錯資訊，而且沒有對程式進行優化。

流程如下：

1、考慮在程式開始執行的時候就去申請一段記憶體空間，我們定義乙個全域性的物件，通過這個物件的建構函式來完成初始記憶體的申請工作。

假設該全域性物件定義如下：

memorymanager gmemorymanager;

2、對我們已經寫好的類進行new，new，delete，delete的過載，是我們在呼叫這些操作符的時候轉而去呼叫上一步中全域性物件，讓該全域性物件給我們提供空間。這樣，改寫上述的complex類：

class complex
//過載new操作符
inline void* operator new(size_t size)
//過載delete操作符
inline void operator delete(void* object)
//過載new操作符
inline void* operator new (size_t size)
//過載delete操作符
inline void operator delete (void* object)
private:
double r; // real part
double c; // complex part
};

那麼，如何來對這個全域性物件進行抽象也就成了目前的焦點問題。從外部呼叫它來看，它應該具有兩個介面，乙個是提供乙個allocate，用於類申請時的空間供給。另乙個就是free，用於外部訪問時候空間的釋放。

從該類的內部來看，它主要的功能應該在於記憶體的申請和釋放。

//設計該介面在此案例中並沒有突出的作用
class imemorymanager
;class memorymanager : public imemorymanager
; void expandpoolsize(); //擴充套件記憶體空間
void cleanup(); //清理記憶體
freestore* freestorehead;
public:
memorymanager()
~memorymanager()
void* allocate(size_t);
void free(void*);
};//程式啟動時，記憶體池預設的空間大小
const int poolsize = 128;
//提供給外部訪問
void* memorymanager::allocate(size_t size)
//提供給外部訪問
void memorymanager::free(void* object)
//內部訪問，擴充記憶體
void memorymanager::expandpoolsize()
head->next = 0;
}//清理記憶體
void memorymanager::cleanup()
}

按照上述**，重新測試最初的那個程式會發現執行時間會大大的縮短。下面兩圖分別是在debug和release模式下測得的結果：

上述過程的完整**如下：

memoty.h

#ifndef __memory_h__
#define __memory_h__
class imemorymanager
;class memorymanager : public imemorymanager
; void expandpoolsize(); //擴充套件記憶體空間
void cleanup(); //清理記憶體
freestore* freestorehead;
public:
memorymanager()
~memorymanager()
void* allocate(size_t);
void free(void*);
};#endif //

memory.cpp

#include using namespace std;
#include "memory.h"
#include "comlpex.h"
//全域性的記憶體管理物件
memorymanager gmemorymanager;
//程式啟動時，記憶體池預設的空間大小
const int poolsize = 128;
//提供給外部訪問
void* memorymanager::allocate(size_t size)
//提供給外部訪問
void memorymanager::free(void* object)
//內部訪問，擴充記憶體
void memorymanager::expandpoolsize()
head->next = 0;
}//清理記憶體
void memorymanager::cleanup()
}

main.cpp

#include #include using namespace std;
#include "memory.h"
#include "comlpex.h"
#include int main()
for (int j = 0; j < 1000; j++)
}t2 = clock();
cout<

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