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C++內(nèi)存管理之簡易內(nèi)存池的實現(xiàn)

更新時間：2021年12月14日 14:32:15 作者：Kayden_Cheung

大家好，本篇文章主要講的是C++內(nèi)存管理之簡易內(nèi)存池的實現(xiàn)，感興趣的同學趕快來看一看吧，對你有幫助的話記得收藏一下

什么是內(nèi)存池？

頻繁的調(diào)用 malloc 會影響運行效率以及產(chǎn)生額外的 cookie，而內(nèi)存池的思想是預(yù)先申請一大塊內(nèi)存，當有內(nèi)存申請需求時，從內(nèi)存池中取出一塊內(nèi)存分配給目標對象。

它的實現(xiàn)過程為：

預(yù)先申請 chunk 大小的內(nèi)存池，將內(nèi)存池劃按照對象大小劃分成多個內(nèi)存塊。以鏈表的形式，即通過指針將內(nèi)存塊相連，頭指針指向第一個空閑塊。當有內(nèi)存申請需求時，首先檢查頭指針是否指向空閑塊，如果是則將頭指針指向的第一個空閑塊分配出去（從鏈表移除），同時頭指針指向下一個空閑塊；若頭指針為空，說明當前內(nèi)存池已分配完，需要重新申請新的內(nèi)存池。當有內(nèi)存釋放需求時，將釋放的內(nèi)存塊重新加入鏈表的表頭，調(diào)整頭指針指向新加入的空閑塊。這也意味著，如果申請了多個內(nèi)存池，在內(nèi)存釋放的過程中會慢慢的合并到一起。

初步實現(xiàn)

在上面的代碼中設(shè)置一個內(nèi)存池為5個內(nèi)存塊，當我們進行100次內(nèi)存申請后，打印出前10個地址查看，可以看到前5個地址是連續(xù)的，后5個也是連續(xù)的，但中間由于重新申請了內(nèi)存池，所以不是連續(xù)的。

但是這樣的方法還存在著問題，那就是引入了額外的指針內(nèi)存消耗，接下來將使用embedded pointer進行改進。

使用嵌入指針改進

上面就使用到了嵌入指針，一個 AirplaneRep 對象的大小為 8 字節(jié)，而一個 Airplane 的指針大小為 4 字節(jié)或 8 字節(jié)。在 32 位機器下，指針可以借用 AirplaneRep 對象所占的 8 字節(jié)內(nèi)存空間中的前 4 個字節(jié)，用來連接空閑的內(nèi)存塊。而當內(nèi)存塊需要被分配給對象時，此時它已從鏈表中移除，也就不需要指針來連接了。此時的 8 字節(jié)內(nèi)存空間由 AirplaneRep 占據(jù)。當內(nèi)存釋放時也是同理，由于 Rep 和 next 不會同時用到，所以 embedded pointer 的做法可以減少內(nèi)存消耗。