定长内存池的实现

骑猪看日落 2024-03-25 10:08 31阅读 0赞

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解决的是**固定大小的内存申请释放需求：**

*  性能达到极致
 *  不考虑内存碎片问题(统一使用自由链表管理还回来的空间)

为了避免命名污染，不要直接using namespace std;只展开常用的。

#include <iostream>
    using std::cout;
    using std::endl;

申请空间时有两种情况：

![5adf01e077d265b589077c0dc9716031.png][]

![4d5c909c46cb0ba09ab6ac64f7313b7d.png][]

这时就需要增加一个成员\_remainBytes来记录定长内存池中剩余的空间：

char* _memory = nullptr;    //char*类型方便切割   
    size_t _remainBytes = 0;    //大块内存在切分过程中剩余字节数
    void* _freeList = nullptr;  //链接还回来的内存块

剩余的\_remanBytes数小于sizeof(T)，memory剩下的字节直接丢掉，从内存中重新申请大块空间。

还回来一个对象需要链接到自由链表，也是有两种情况：

![41e67f0c609d9c49194f91f599629a6b.png][]

自由链表：管理还回来的内存块。

![c47c5aa934161f68d6953318eced8793.png][]

每个内存块的前4个字节/8个字节存储下一个内存块的地址，最后一块地址存储为nullptr。

那么要如何进行设计？

*1.使用sizeof(int)获取指针大小进行判断*\*

//以_freeList==nullptr为例
    if(sizeof(int*) == 4)
    {
        *(int*)obj = nullptr;
    }
    else
    {
        *(long long*)obj = nullptr;
    }

**2.二级指针解引用**

**int*解引用取前sizeof(int)个字节，long long*解引用取前sizeof(long long)个字节；那么void**解引用取的就是前sizeof(void\*)个字节，32位平台取前4个，64位平台取前8个。\*\*

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*(void**)obj = nullptr;

还回来的空间直接进行头插，\_freeList不为空的情况：

*(void**)obj = _freeList;
    _freeList = obj;

这两行代码适用于\_freeList为空和不为空两种情况，都可以使用。

## 1.T\* New() ##

**申请空间时首先检查\_freeList中的空间是否足够**，\_freeList中空间足够的话也可以直接使用。

T* New()
    {
        T* obj = nullptr;
        if (_freeList) // 申请一次为一个对象的大小
        {
            void* next = *(void**)_freeList;//解引用找到的是4/8个字节
            obj = (T*)_freeList;
            _freeList = next;//还回来内存块大小是sizeof(T)
        }
        else
        {
            //剩余内存不够一个对象大小时，则重新开大块空间
            if (_remainBytes < sizeof(T))
            {
                _remainBytes = 128 * 1024;
                _memory = (char*)malloc(_remainBytes);
                if (_memory == nullptr)
                {
                    throw std::bad_alloc();
                }
            }
            obj = (T*)_memory;
            size_t objSize = sizeof(T) < sizeof(void*)
                ? sizeof(void*) : sizeof(T);//指针的大小   至少能够存下一个指针
            _memory += objSize;
            _remainBytes -= objSize;
        }
        new(obj)T;//定位new,显示调用T的构造函数初始化
        return obj;
    }

## 2.void Delete(T\* obj) ##

void Delete(T* obj)
    {
        //显示调用析构函数完成资源清理
        obj->~T();
        //头插
        *(void**)obj = _freeList;
        _freeList = obj;
    }

下面是测试\*(void\*\*)解引用能否取到前4/8个字节的代码：

void test1()
    {
    	ObjectPool<int> obj;
    	int* p1 = obj.New();
    	int* p2 = obj.New();
    
    	obj.Delete(p1);
    	obj.Delete(p2);
    
    	int* p3 = obj.New();
    }

32位：

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64位：

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因为\_freeList是头插进行的，所以next的大小是大于\_freeList的。

[e8e569ea173e0849471b3c211db9778b.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/25/a885125e4e5a43fd8166bc5c9957730b.png
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