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如何用C++实现内存池?
2023-06-22 12:14:39 深夜i     --     --
C++ 内存池 实现

内存池是一种能够减少内存分配次数以提高程序执行效率的技术。当程序频繁分配和释放内存时,内存池可以帮助程序更有效地利用内存,减少程序对堆内存的依赖,从而提高程序的性能。下面介绍如何用C++实现一个简单的内存池。

首先,我们需要定义一个内存池类。内存池类包括两个主要功能:分配内存和释放内存。为了实现这两个功能,我们需要定义一个数据结构来存储内存池中可用的内存块。我们可以使用一个链表来存储内存块,链表中的每个节点表示一个内存块,包括指向下一个节点的指针和内存块大小。

class MemoryPool {

private:

  struct MemoryBlock {

    int size;

    MemoryBlock* next;

    void* data;

  };

  MemoryBlock* head;

public:

  MemoryPool()

    head = NULL;

  ~MemoryPool() {

    while(head) {

      MemoryBlock* nextBlock = head->next;

      free(head->data);

      free(head);

      head = nextBlock;

    }

  }

}

在内存池类的构造函数中,我们将头节点初始化为NULL。在析构函数中,我们需要递归地释放内存池中所有节点的内存并删除节点本身。

接下来,我们需要实现分配内存的功能。当用户请求分配内存时,我们需要查找内存池中大小足够的内存块并返回给用户。如果没有足够大小的内存块,我们需要调用malloc函数分配新内存块并添加到内存池中。

void* allocate(int size) {

  MemoryBlock* current = head;

  MemoryBlock* prev = NULL;

  while(current) {

    if(current->size >= size) {

      void* data = current->data;

      if(prev)

        prev->next = current->next;

       else

        head = current->next;

      free(current);

      return data;

    }

    prev = current;

    current = current->next;

  }

  MemoryBlock* newBlock = (MemoryBlock*)malloc(sizeof(MemoryBlock));

  newBlock->size = size;

  newBlock->data = malloc(size);

  newBlock->next = head;

  head = newBlock;

  return newBlock->data;

}

在分配内存时,我们遍历内存池中的所有内存块,查找大小足够的内存块。如果找到了内存块,我们返回该内存块的数据指针,将该内存块从链表中删除并释放内存块节点。如果没有找到足够大小的内存块,我们调用malloc函数分配新内存块,添加到内存池中并返回该内存块的数据指针。

最后,我们需要实现释放内存的功能。当用户释放内存时,我们需要将该内存块添加到内存池中并不释放内存块本身。

void deallocate(void* data, int size) {

  MemoryBlock* newBlock = (MemoryBlock*)malloc(sizeof(MemoryBlock));

  newBlock->size = size;

  newBlock->data = data;

  newBlock->next = head;

  head = newBlock;

}

在释放内存时,我们创建一个新内存块节点,将该内存块数据指针存储在节点中,并将节点添加到内存池中。

经过上述实现,我们就成功地实现了一个简单的内存池。用户可以通过调用MemoryPool类的allocate和deallocate函数来分配和释放内存。当用户分配内存时,内存池会尽可能地利用已有的内存块。当用户释放内存时,内存池会将该内存块添加到内存池中,供下一次分配内存使用。

  
  
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