内存池

Posted 2020-12-14 zhiminzeng

一、内存池的概念和实现原理

内存池要解决的问题：

（1）减少malloc的次数，意味着减少对内存的浪费（主要问题）

（2）减少malloc的次数，会有一些速度和效率上的提升，但是提升不明显（顺带）

实现原理：

（1）用malloc申请一大块内存，当要分配的时候，从这一大块内存中一点一点分配，

当这一大块内存分配的差不多的时候，在申请一大块内存，然后再一点一点分配。

（因为每次malloc的时候，还会分配一些debug，尾信息，等一些附加信息的内存

所以malloc次数少了，就可以避免每次malloc带来的一些附加分配的内存空间）

二、代码示例

class A 
{
public:
    static int m_iCount;    // 每new一次记录一次
    static int m_iMallocCount;   // 每malloc一次记录一次
    // malloc 一块大的内存 可以new多次

    static void* operator new(size_t size);  // size分配的内存大小
    static void operator delete(void* pa);private:
    A * pNext;   // 指向下一个
    static A* m_FreePos;  // 总是指向一块可以分配出去的内存的首地址
    static int m_sTrunkCount;  // 一次分配多少倍的该类内存
};

int A::m_iCount = 0;
int A::m_iMallocCount = 0;

A* A::m_FreePos = nullptr;
int A::m_sTrunkCount = 50;  // 一次分配5倍的该类内存作为内存池大小,一般分配几十，根据具体情况而定

void* A::operator new(size_t size)  // 这个size是系统根据类的大小指定的
{
    //A* pa = (A*)malloc(size);
    //return pa;
    A* pTemp;
    if (m_FreePos == nullptr)
    {
        // 为空，我需要申请一大块内存
        size_t realsize = m_sTrunkCount * size;
        m_FreePos = reinterpret_cast<A*>(new char[realsize]);  // reinterpret_cast 无条件转
        // 此处的new是传统的new（不是我们自己定义的new）该出调用的是底层的malloc
        pTemp = m_FreePos;

        // 把分配的这一大块内存（5小块）彼此之间链接起来，供后续使用
        // 用链表的方式来管理内存池的内存
        for (; pTemp != &m_FreePos[m_sTrunkCount - 1]; ++pTemp)
        {
            pTemp->pNext = pTemp + 1;
        }
        pTemp->pNext = nullptr;  // 最后一个
        ++m_iMallocCount;
    }
    pTemp = m_FreePos;
    m_FreePos = m_FreePos->pNext;
    ++m_iCount;
    return pTemp;
    // new第二块新内存的时候，第一块内存的最后一个元素，还是指向第二块内存的起始地址m_FreePos
    // 这个关系式在new第一块内存的时候建立的链接关系
}
void A::operator delete(void* pa)
{
    //free(pa);
    (static_cast<A*>(pa))->pNext = m_FreePos;  
    // 将需要释放的这块内存作为下一个将要被释放的内存，则m_FreePos变成了下两个将被释放的内存
    // 因为释放的顺序是随机的
    m_FreePos = static_cast<A*>(pa);

    // 回收内存的时候，是回收在内存池中，而不是回收到系统中
    // 回收到内存池中，被内存池控制，所以不会有内存泄漏
}void fun(){
    clock_t start, end;
    start = clock();
    for (int i = 0; i < 5000000; ++i)
    {
        A* pa = new A();
    }
    end = clock();
    cout << "new 次数：" << A::m_iCount << " Malloc 次数：" << A::m_iMallocCount << " 耗时：" << end - start << endl;

}