使用C語言實現(xiàn)內存池的示例代碼

更新時間：2024年02月06日 15:06:33 作者：yanghehuanglu

所謂內存池,顧名思義和線程池的設計原理是一樣的,為了減少頻繁申請釋放內存而帶來的資源消耗,減少釋放內存后產生的內存碎片,下面我們就來看看如何使用C語言實現(xiàn)內存池吧

概要

所謂內存池，顧名思義和線程池的設計原理是一樣的，為了減少頻繁申請釋放內存而帶來的資源消耗，減少釋放內存后產生的內存碎片。

設計理念

為了方便管理內存池的設計通常是劃分出一定數(shù)量的內存塊，這些內存塊的長度是一樣的；用戶申請內存塊時返回空閑的內存塊地址，如果內存塊使用完畢就釋放該內存塊，將該內存塊置為空閑狀態(tài)，放回到內存池，供以后使用。

內存池的設計核心幾大模塊：創(chuàng)建內存池，申請內存塊，釋放內存塊，銷毀內存池！

當然這只是常用的內存池設計，實際項目中可以根據(jù)需求設計不同的線程池：內存塊的長度不一，可以提供自定義的內存塊設計等兼容性更高的內存池。

本文只做內存池原理的講解和實現(xiàn)最基礎的內存池！更多的功能根據(jù)實際的需求進行擴展即可。

內存池的設計思路有很多，可以給予鏈表，數(shù)組，隊列等進行設計，核心就是怎么存儲內存塊信息；本期是基于鏈表進行的內存池設計。

模塊設計

內存池結構

內存塊節(jié)點結構

typedef struct MemoryBlock{
    void *data;//內存塊起始地址
    struct MemoryBlock *next;//下一個內存塊的地址
}MemoryBlock;

內存池結構

typedef struct MemoryPool{
    MemoryBlock *freeList;//空閑內存塊鏈表
    MemoryBlock *usedList;//占用內存塊鏈表
    int freeCount;//空閑內存塊數(shù)量
    int usedCount;//占用內存塊數(shù)量
    int blockCount;//內存塊總數(shù)量
}MemoryPool;

創(chuàng)建內存池

通過參數(shù)確定內存池中內存塊的大小和數(shù)量，然后給每個內存塊開辟空間，然后初始化空閑鏈表，占用鏈表，空閑數(shù)量，占用數(shù)量等

MemoryPool *InitMemoryPool(int blockSize, int blockCount)
{
    MemoryPool *pool = NULL;


    pool = (MemoryPool *)malloc(sizeof(MemoryPool));//為內存池分配空間
    pool->freeList = NULL;
    pool->usedList = NULL;
    for(int i = 0; i < blockCount; i++)
    {
        //創(chuàng)建內存塊節(jié)點，插入到空閑鏈表
        MemoryBlock * block = (MemoryBlock *)malloc(sizeof(MemoryBlock));
        block->data = malloc(blockSize);
        block->next = pool->freeList;
        pool->freeList = block;
    }
    //初始化狀態(tài)
    pool->freeCount = blockCount;
    pool->usedList = 0;
    pool->blockCount = blockCount;

    return pool;
}

申請內存塊

將內存池中空閑的內存塊提供給用戶使用，如果沒有空閑內存塊返回NULL。

void *AllocateBlock(MemoryPool *pool)
{
    if(pool->freeList == NULL || pool->freeCount == 0)
        return NULL;
    MemoryBlock *node = pool->freeList;
    //該內存塊從空閑鏈表刪除
    pool->freeList = node->next;
    //該內存塊插入到占用鏈表
    node->next = pool->usedList;
    pool->usedList = node;
    //更新空閑，占用狀態(tài)
    pool->usedCount++;
    pool->freeCount--;

    return node->data;
}

釋放內存塊

將內存塊放回到內存池

void FreeBlock(MemoryPool *pool, void *data)
{
    MemoryBlock *cur = pool->usedList;
    MemoryBlock *pre = NULL;

    //尋找給內存塊的節(jié)點
    while(pre != NULL && cur->data != data)
    {
        pre = cur;
        cur = cur->next;
    }
    if(cur == NULL)
        return;
    //將該內存塊從占用鏈表刪除
    if(pre != NULL)
        pre->next = cur->next;
    else
        pool->usedList = cur->next;
    //將該內存塊插入到空閑鏈表
    cur->next = pool->freeList;
    pool->freeList = cur;

    pool->freeCount++;
    pool->usedCount--;

   return;
}

銷毀內存池

銷毀所有的內存塊及分配過的空間

void DestroyMemoryPool(MemoryPool *pool)
{
    MemoryBlock *pre = NULL;
    //釋放所有空閑內存塊空間
    while(pool->freeList != NULL)
    {
        pre = pool->freeList;
        free(pool->freeList->data);
        pool->freeList = pool->freeList->next;
        free(pre);
    }
    //釋放所有占用內存塊空間
    while(pool->usedList != NULL)
    {
        pre = pool->usedList;
        free(pool->usedList->data);
        pool->usedList = pool->usedList->next;
        free(pre);
    }
    //釋放內存池空間
    free(pool);

    pool->freeList = NULL;
    pool->usedList = NULL;
    pool->freeCount = 0;
    pool->usedCount = 0;

    return;
}

至此一個最基礎的內存池算是已經完成，在實際項目中可以在此基礎上進行擴展；

main函數(shù)調用

int main(void)
{
    MemoryPool *pool;

    pool = InitMemoryPool(10, 5);

    int *str = (int *)AllocateBlock(pool);
    *str = 2;
    int *ptr = (int *)AllocateBlock(pool);
    *ptr = 3;
    printf("free block : %d, used block : %d\n", pool->freeCount, pool->usedCount);
    FreeBlock(pool, ptr);
    printf("free block : %d, used block : %d\n", pool->freeCount, pool->usedCount);

    DestroyMemoryPool(pool);

    return 0;
}

到此這篇關于使用C語言實現(xiàn)內存池的示例代碼的文章就介紹到這了,更多相關C語言實現(xiàn)內存池內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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