小型内存池设计

内存池设计思路

• 降低malloc调用次数
  为了减少malloc的次数，考虑能否先统一malloc一大块内存，然后我们自行在进行分割，然后再将分割的小内存块分配给使用者，而不用每次要使用内存的时候进行一次malloc，这样就可以提高效率。
• 减少cookie数量

设计目的

• 提高速度
• 节省空间

例子

ref. C++ Primer 3/e, p.765

#include<cstddef>
#include<iostream>
using namespace std;

class Screen
{
public:
    Screen(int x):i(x){};
    int get() {return i;}
    
    void* operator new(size_t);
    void operator delete(void*, size_t);
private:
    Screen* next;//用来指向申请的内存池
    static Screen* freeStore;
    static const int screenChunk;
private:
    int i;//该类数据
};

Screen* Screen::freeStore = 0;
const int Screen::screenChunk = 24;

void* Screen::operator new(size_t size)
{
    Screen* p;
    if(!freeStore)
    {
        size_t chunk = screenChunk * size;//申请内存的大小
        freeStore = p = reinterpret_cast<Screen*>(new char[chunk]);
               //将一大块分割片片，当作linked list串接起来
        for(;p!=&freeStore[screenChunk-1];++p)
            p->next = p+1;
        p->next = 0;
    }
    p = freeStore;
    freeStore = freeStore->next;//指向链表首位
    return p;//把链表传回去
}

void Screen::operator delete(void *p, size_t)
{        //将指针回收到单向链表之中，放回前端
    (static_cast<Screen*>(p))->next = freeStore;
    freeStore = static_cast<Screen*>(p);    
} 

int main()
{
    cout<<sizeof(Screen)<<endl;
    
    size_t const N = 100;
    Screen* p[N];
    
    for(int i = 0; i<N; ++i)
        p[i] = new Screen(i);
        
    for(int i = 0; i<N; ++i)
        cout<<p[i]<<endl;
    for(int i = 0; i<N; ++i)
        delete p[i];
}

输出结果

输出结果

从图中可以看到，每个地址之间都相差8，说明没有带cookie。这是因为我们自己重载了new，如果没有的话，那么会自动调用global new，则每个间隔都会是16，因为包含了两个cookie。

启示

这个例子实际上已经将分配器的机制表达出来了，类似于开辟一个池塘的方式，再将池塘进行分割，分配给使用者。但这个例子也有一个缺点，类中还存在一个next指针，增加了类的大小。在下一个例子中，我们将尝试将这个next去除。