記憶體池的設計和實現總結（一）

c/c++下記憶體管理是讓幾乎每乙個程式設計師頭疼的問題，分配足夠的記憶體、追蹤記憶體的分配、在不需要的時候釋放記憶體——這個任務相當複雜。而直接使用系統呼叫malloc/free、new/delete進行記憶體分配和釋放，有以下弊端：

呼叫malloc/new,系統需要根據「最先匹配」、「最優匹配」或其他演算法在記憶體空閒塊表中查詢一塊空閒記憶體，呼叫free/delete,系統可能需要合併空閒記憶體塊，這些會產生額外開銷

頻繁使用時會產生大量記憶體碎片，從而降低程式執行效率

容易造成記憶體洩漏

記憶體池則是在真正使用記憶體之前，先申請分配一定數量的、大小相等(一般情況下)的記憶體塊留作備用。當有新的記憶體需求時，就從記憶體池中分出一部分記憶體塊，若記憶體塊不夠再繼續申請新的記憶體。這樣做的乙個顯著優點是，使得記憶體分配效率得到提公升。

本章先實現乙個簡單的記憶體池（csinglememorypools）。該記憶體池提供一定數量、大小相等的記憶體塊。該例項中，csinglememorypools中的m_pmemoryfreelist負責對空閒記憶體塊進行管理，每個記憶體塊以_memoryblock類進行管理，其中首部有4個位元組的指標塊位址 + 4個位元組的list表首位址 + 4位驗證碼，然後才是分配的記憶體。

1
#pragma once 23
//開發乙個簡單的記憶體池，用於記憶體管理。 
45 #include 6 #include 7 #include 8 #include "
threadlock.h"9
10#define max_memoryhead_size 12 //
4個位元組的指標塊位址 + 4個位元組的list表首位址 + 4位驗證碼 
11#define magic_code 0xffffff //
驗證碼 
12#define memory_buffer_size 1024 //
該簡單的記憶體池，提供1024位元組大小的記憶體塊
13#define uint32 unsigned int 
1415
struct _memoryblock //
記憶體塊的結構,12位元組head+記憶體空間
16; 
22}; 
2324
25class
csinglememorypools 26 
3435
return *m_pmemorypools; 
36} 
3738
public
: 39 ~csinglememorypools(void
); 40
41void*getbuff();
42bool delbuff(void*pbuff); 
43void
displaymemorylist(); 
4445
private
: 46 csinglememorypools(void
); 47
void
close(); 
48void* setmemoryhead(void* pbuff, std::list<_memoryblock*>* plist, _memoryblock*pblock); 
49void* getmemoryhead(void*pbuff); 
50bool getheadmemoryblock(void* pbuff, std::list<_memoryblock*>*& plist, _memoryblock*&pblock); 
5152
private
: 53
static csinglememorypools*m_pmemorypools; 
54 std::list<_memoryblock*> m_pmemoryfreelist; //
自由的記憶體塊list
55cthreadlock m_threadlock;
56 };

1 #include "
singlememorypools.h
"2 #include 3
4 csinglememorypools* csinglememorypools::m_pmemorypools =null; 
5 csinglememorypools::csinglememorypools(void) 6
910 csinglememorypools::~csinglememorypools(void
) 11 14
1516
void
csinglememorypools::close() 
1732
} 33
34void* csinglememorypools::setmemoryhead(void* pbuff, std::list<_memoryblock*>* plist, _memoryblock*pblock) 35 
4142
//因為乙個long是4個位元組，在linux和windows下都是一樣的。所以加起來是12個 
43 uint32* pldata = (uint32*)pbuff; 
4445 pldata[0] = (uint32)plist; //
記憶體list表首位址 
46 pldata[1] = (uint32)pblock; //
所在鍊錶的位址 
47 pldata[2] = (uint32)magic_code; //
驗證碼 
4849
return &pldata[3
]; 50
} 51
52void* csinglememorypools::getmemoryhead(void*pbuff) 53 
5859
long* pldata = (long*)pbuff; 
60return &pldata[3
]; 61
} 62
63bool csinglememorypools::getheadmemoryblock(void* pbuff, std::list<_memoryblock*>*& plist, _memoryblock*&pblock) 64 
71else72 
7879
} 80
81void*csinglememorypools::getbuff() 82 
99100
//新建乙個記憶體塊單元
101 _memoryblock* pmemoryused = new
_memoryblock(); 
102if(null ==pmemoryused) 
103 
108109 pmemoryused->m_pbrick =pbuff; 
110return setmemoryhead(pbuff, &m_pmemoryfreelist, pmemoryused); 
111} 
112113
//已有空餘記憶體塊,由於記憶體塊頭部已經初始化過了，這邊無須再初始化，直接扔出來就可以了
114 _memoryblock* pblockbuff =(m_pmemoryfreelist.front());
115m_pmemoryfreelist.pop_front();
116return getmemoryhead(pblockbuff->m_pbrick);
117} 
118119
bool csinglememorypools::delbuff(void*pbuff) 
120 
131132
if(null != pmemoryused && pcurrmemorylist == &m_pmemoryfreelist ) 
133 
137138
//printf_s("[csinglememorypools::delbuff] pbuff = 0x%08x is not memorypool.\n", pbuff); 
139return
false
; 140
} 141
142void
csinglememorypools::displaymemorylist() 
143 
147148
//todo: 在 stdafx.h 中 
149//
引用任何所需的附加標頭檔案，而不是在此檔案中引用 
150//
#include "memorypools.h" 
151152
//過載new和delete操作符 
153 inline void* operator
new(size_t szbuff) 
154 
160161 inline void
operator
delete(void*p) 
162 
168else
169 
172} 
173174 inline void
operator
delete( void *p ) 
175 
181else
182 
185 }

使用乙個list來管理記憶體，相對於用兩個list（乙個freelist ，乙個 used list）的優點：更加簡潔，管理更加簡單；缺陷：無法知曉已經分配出去的記憶體塊。

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