《內(nèi)存池設(shè)計(jì)》word版

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1、C++內(nèi)存池設(shè)計(jì)在項(xiàng)目中進(jìn)程要對變量和對象分配空間，由于頻繁的使用new和delete很消耗程序的運(yùn)行時(shí)間，而且容易產(chǎn)生各種內(nèi)存泄露，內(nèi)存釋放錯(cuò)誤等問題。為此，需要設(shè)計(jì)一個(gè)通用的內(nèi)存池來完成相關(guān)的分配和釋放的工作。建立內(nèi)存池：首先向系統(tǒng)申請一塊內(nèi)存，這塊內(nèi)存的大小由使用者根據(jù)需要設(shè)置初始內(nèi)存大小。定義一個(gè)如下面代碼所示的雙向鏈表，將從系統(tǒng)分配的內(nèi)存分為若干塊。使用雙向鏈表方便指針向前和向后遍歷查找。鏈表中*Data指向了系統(tǒng)分配的內(nèi)存，pUser使用二級指針保存了內(nèi)存申請者的地址，方便以后系統(tǒng)內(nèi)存塊更改，

2、改變申請者的指向。后面會詳細(xì)介紹。將雙向鏈表指向指向內(nèi)存如下所示：假設(shè)內(nèi)存池初始塊數(shù)為4塊，每塊的大小為100個(gè)字節(jié)，則向系統(tǒng)申請400個(gè)字節(jié)的內(nèi)存塊，每塊的大小為100字節(jié)。之后使用雙向鏈表DATA指針指向內(nèi)存塊，每個(gè)指針能分配的大小如圖所示從大到小遞減。對象內(nèi)存分配：對內(nèi)存的鏈表指針分配好后，用戶可以使用內(nèi)存池進(jìn)行內(nèi)存分配，對于用戶的內(nèi)存分配有兩種情況，一種是在現(xiàn)有的內(nèi)存池中能找到合適的內(nèi)存塊，另一種情況是現(xiàn)有內(nèi)的內(nèi)存池沒有足夠的內(nèi)存塊來分配，需要重新向系統(tǒng)申請內(nèi)存來滿足用戶的需求。下面分別就這兩種內(nèi)

3、存分配情況進(jìn)行說明：情況1內(nèi)存池有足夠的內(nèi)存塊進(jìn)行分配假設(shè)用戶申請了240個(gè)字節(jié)的內(nèi)存空間，內(nèi)存池現(xiàn)在有四個(gè)內(nèi)存塊空閑，每個(gè)內(nèi)存塊的大小為100字節(jié)，那么內(nèi)存池將會給用戶取整分配三個(gè)內(nèi)存塊。如上圖所示，并將指向400內(nèi)存塊的指針的DATE返回給用戶使用。情況2內(nèi)存池沒有足夠的內(nèi)存塊進(jìn)行分配接著上圖，假設(shè)用戶現(xiàn)在要接著分別300字節(jié)的內(nèi)存空間，現(xiàn)有內(nèi)存池的大小已經(jīng)不能滿足，因此需要擴(kuò)大現(xiàn)有的內(nèi)存池使用大小?？紤]到由于分配給用戶的內(nèi)存空間必須要是連續(xù)的內(nèi)存塊，因此這個(gè)連續(xù)的內(nèi)存塊越大，能分配給用戶的內(nèi)存就多。

4、因此使用C語言的realloc函數(shù)來滿足要求。函數(shù)簡介原型：externvoid*realloc(void*mem_address,unsignedintnewsize);語法：指針名=（數(shù)據(jù)類型*）realloc（要改變內(nèi)存大小的指針名，新的大?。?。//新的大小一定要大于原來的大小，不然的話會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失！頭文件：#include有些編譯器需要#include，在TC2.0中可以使用alloc.h頭文件功能：先判斷當(dāng)前的指針是否有足夠的連續(xù)空間，如果有，擴(kuò)大mem

5、_address指向的地址，并且將mem_address返回，如果空間不夠，先按照newsize指定的大小分配空間，將原有數(shù)據(jù)從頭到尾拷貝到新分配的內(nèi)存區(qū)域，而后釋放原來mem_address所指內(nèi)存區(qū)域（注意：原來指針是自動(dòng)釋放，不需要使用free），同時(shí)返回新分配的內(nèi)存區(qū)域的首地址。即重新分配存儲器塊的地址。返回值：如果重新分配成功則返回指向被分配內(nèi)存的指針，否則返回空指針NULL。由realloc函數(shù)定義可知，新分配的內(nèi)存空間可能是在原有的內(nèi)存基礎(chǔ)上擴(kuò)充，還有可能是在另外的一個(gè)地方新開辟一塊內(nèi)存。無

6、論哪種情況多要對新加的內(nèi)存進(jìn)行指針指向分配。并且對于第二種情況，會出現(xiàn)的問題是原有的指針全都失效。因?yàn)樵兄赶虻膬?nèi)存已經(jīng)不存在了，因此指向它的指針將失效，原有分配的對象也將失效。為了解決這個(gè)問題，在新分配內(nèi)存后需要重定向原有的指針，并且使用二級指針改變已經(jīng)分配了對象的地址的指向，使它指向新內(nèi)存。重定向原有內(nèi)存的指針的指向，和已經(jīng)分配了內(nèi)存的對象的指向。對象釋放內(nèi)存：假如先前的申請了250個(gè)字節(jié)分配了三個(gè)內(nèi)存塊的用戶釋放了內(nèi)存，這時(shí)鏈表指針向后查找直到找到第一個(gè)被使用的內(nèi)存塊，或鏈表結(jié)尾。之后在先前查找直到

7、找到前面第一個(gè)被使用的內(nèi)存塊或者是頭指針，之后更新這個(gè)區(qū)間段內(nèi)存塊的大小。釋放內(nèi)存池：首先釋放向系統(tǒng)申請的內(nèi)存塊，之后在清空所有的雙向鏈表。釋放向系統(tǒng)申請的內(nèi)存釋放雙向鏈表。后續(xù)改進(jìn)：1，需要對多線程的支持，目前的內(nèi)存池還只能在單線程的環(huán)境下運(yùn)行。2，如果之前得到內(nèi)存的對象，在新內(nèi)存分配前有指針復(fù)制操作，原有對象可以通過保存的指針地址進(jìn)行重定向，但是之前分別的對象不能保證。引進(jìn)對于分配的對象盡量不要使用指針復(fù)制。如果一定需要這么做，那就在每次使用前，在重定向一下。重新進(jìn)行一次復(fù)制操作（保險(xiǎn)起見，不知道我的

8、表述是否清楚明白）。源代碼：?頭文件鏈表節(jié)點(diǎn)的定義#include#include#include#includeusingnamespacestd;namespaceMemePool{typedefunsignedcharEigthByte;//內(nèi)存池的默認(rèn)大小和分配節(jié)點(diǎn)的默認(rèn)大小staticconstsize_tDEFAULTMEMEPOOLSIZ