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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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