内存池的原理及实现 - firemail

#pragma once
#include <assert.h>
template<typename T>
struct ProxyT
{
ProxyT():next(NULL){}
T data;
ProxyT* next;
};
template<typename T>
class MemoryPool
{
public:
static void* New()
{
if(next==NULL)
{
Alloc();
}
assert(next!=NULL);
ProxyT<T>* cur=next;
next=next->next;
return cur;
}
static void Delete(void* ptr)
{
ProxyT<T>* cur=static_cast<ProxyT<T>*>(ptr);
cur->next=next;
next=cur;
}
#ifdef CanFree
static void Clear()
{
ProxyT<T>* proxy=NULL;
while(next!=NULL)
{
proxy=next->next;
delete next;
next=proxy->next;
}
next=NULL;
}
#endif
private:
static void Alloc(size_t size=16)
{
if(next==NULL)
{
#ifdef CanFree
ProxyT<T>* tmpProxy=new ProxyT<T>();
next=tmpProxy;
for(int i=1;i<size;i++)
{
tmpProxy->next=new ProxyT<T>();
tmpProxy=tmpProxy->next;
}
#else
ProxyT<T>* memory=(ProxyT<T>*)malloc(size*sizeof(ProxyT<T>));
ProxyT<T>* tmpProxy=new (memory) ProxyT<T>();
next=tmpProxy;
for (size_t i=1;i<size;i++)
{
tmpProxy->next=new (memory+i) ProxyT<T>();
tmpProxy=tmpProxy->next;
}
#endif
}
}
static ProxyT<T>* next;
MemoryPool<T>();
MemoryPool<T>(const MemoryPool<T>&);
};
template<typename T> ProxyT<T>* MemoryPool<T>::next=NULL;
#define NewAndDelete(className) \
static void* operator new(size_t size) \
{ \
return MemoryPool<className>::New(); \
} \
static void operator delete(void* ptr) \
{ \
MemoryPool<className>::Delete(ptr); \
}

复制代码

测试代码如下：

#include "stdafx.h"
#define CanFree
#include "MemoryPool.h"
struct A
{
int i;
NewAndDelete(A)
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
{
vector<A*> vect;
for(int i=0;i<16;i++)
{
A* a=new A();
a->i=i;
vect.push_back(a);
}
for(int i=0;i<vect.size();i++)
{
cout<<vect[i]->i<<endl;
}
for(int i=vect.size()-1;i>=0;i--)
{
delete vect[i];
}
vect.clear();
MemoryPool<A>::Clear();
}
system("pause");
return 0;
}

复制代码

不到100行代码，有两个public方法New和Delete；还有一个Clear方法，这个方法的存在取决于是否定义了宏CanFree，如果定义了这个宏，那么对象是一个个的实例化，在调用Clear的时候可以一个个的回收，如果没有定义，那么是一次分配一块较大的内存，然后在这块内存上实例化多个对象，但没有实现回收这块内存的方法，如果要回收这样的大块内存块，就必须将这些内存块的首地址存起来，我这里没有存起来，而且还要标记对象是否使用，那么Proxy<T>还要加一个字段表示是否使用，在回收的时候还要判断所有对象是否没有使用，只有都没使用才能回收，妹的，为了回收弄得这么麻烦，话说你为什么要回收内存池呢，于是就没有实现回收的方法。整个内存池其实就是一个单链表，表头指向第一个没有使用节点，我们可以把这个单链表想象成一段链条，调用方法New就是从链条的一端（单链表表头）取走一节点，调用方法Delete就是在链条的一端（单链表表头）前面插入一个节点，新插入的节点就是链表的表头，这样New和Delete的时间复杂度都是O(1)，那叫一个快。

所有要使用内存池的对象，只需要在这个对象中引入宏NewAndDelete，这个宏其实就是重写对象的new和delete方法，让对象的创建和回收都通过内存池来实现，所有用内存池实现的对象使用起来和别的对象基本上是一样，唯一的一个问题就是内存池对象对象不是线程安全的，在多线程编程中，创建一个对象时必须枷锁。如果在New和Delete的实现中都加个锁，我又觉得他太影响性能，毕竟很多时候是不需要枷锁，有些对象可能有不用于多线程，对于这个问题，求高手指点！