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用C++实现自己的内存池

第七根弦 2014 年 5 月 30 日 未分类 发表评论 (0)

打开浏览器，搜索了下内存管理的概念，百度百科中是这样定义的：内存管理，是指软件运行时对计算机内存资源的分配和使用的技术。其最主要的目的是如何高效，快速的分配，并且在适当的时候释放和回收内存资源。说到内存，与之紧密相联系的一个概念就是指针。回想起上学那会儿，自己对指针是即喜欢，又害怕。因为学好了指针，就可以学好C，继而学好C++，但面对那些晦涩的概念，和程序运行中一些莫名其妙的指针越界、内存泄露……，不免叫人步步惊心。后来参加工作了，在不断的摸爬滚打中，也逐渐对指针和内存熟悉起来。

在编写网络通信程序时，要用到自己的发送缓冲区或接收缓冲区，其实这些缓冲区，都是一块特定的内存。特别在编写服务端程序时，能否管理好自己的内存，对于程序的灵活，高效，稳定，起到莫大的作用。再看一下内存管理的定义，它说的是在PC上，现实中也有很多程序不在PC上，比如基于Linux系统的嵌入式设备。其内存一般也就几M，几十M的样子。在编写设备通信程序，比如协议栈时，就更应该管理好自己的内存啦！

下边，我参考开源项目POCO C++ Libraries，用C++编写了一个内存池类，也算是对学习和工作的一个总结，同时方便今后使用。代码中使用了线程互斥锁，这个可以在互斥对象锁和临界区锁性能比较（Win32）和Linux平台上用C++实现多线程互斥锁看到。以下代码已在VS2005环境下编译通过

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//MemPool.h
 
#ifndef _MEM_POOL_H
#define _MEM_POOL_H
 
#include <vector>
#include <iostream>
#include "Lock.h"
 
using namespace std;
 
/*
在内存池中分配固定大小的内存块
 
该类的目的是加速内存分配速度，并且减少因重复分配相同
内存时产生的内存碎片，比如在服务器应用程序中。
*/
 
class CMemPool
{
public:
 
//创建大小为blockSize的内存块，内存池数目为预分配的数目preAlloc
CMemPool(std::size_t blockSize, int preAlloc = 0, int maxAlloc = 0);
 
~CMemPool();
 
//获取一个内存块。如果内存池中没有足够的内存块，则会自动分配新的内存块
//如果分配的内存块数目达到了最大值，则会返回一个异常
void* Get();
 
//释放当前内存块，将其插入内存池
void Release(void* ptr);
 
//返回内存块大小
std::size_t BlockSize() const;
 
//返回内存池中内存块数目
int Allocated() const;
 
//返回内存池中可用的内存块数目
int Available() const;
 
private:
CMemPool();
CMemPool(const CMemPool&);
CMemPool& operator = (const CMemPool&);
 
enum
{
BLOCK_RESERVE = 32
};
 
typedef std::vector<char*> BlockVec;
 
std::size_t m_blockSize;
int         m_maxAlloc;
int         m_allocated;
BlockVec    m_blocks;
CMutex m_mutex;
};
 
inline std::size_t CMemPool::BlockSize() const
{
return m_blockSize;
}
 
 
inline int CMemPool::Allocated() const
{
return m_allocated;
}
 
 
inline int CMemPool::Available() const
{
return (int) m_blocks.size();
}
 
 
#endif

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//MemPool.cpp
 
#include "MemPool.h"
 
CMemPool::CMemPool(std::size_t blockSize, int preAlloc, int maxAlloc):
m_blockSize(blockSize),
m_maxAlloc(maxAlloc),
m_allocated(preAlloc)
{
if ( preAlloc < 0 || maxAlloc == 0 || maxAlloc < preAlloc )
{
cout<<"CMemPool::CMemPool parameter error."<<endl;
}
 
int r = BLOCK_RESERVE;
if (preAlloc > r)
r = preAlloc;
if (maxAlloc > 0 && maxAlloc < r)
r = maxAlloc;
m_blocks.reserve(r);
for (int i = 0; i < preAlloc; ++i)
{
m_blocks.push_back(new char[m_blockSize]);
}
}
 
 
CMemPool::~CMemPool()
{
for (BlockVec::iterator it = m_blocks.begin(); it != m_blocks.end(); ++it)
{
delete [] *it;
}
}
 
 
void* CMemPool::Get()
{
CLock lock(m_mutex);
 
if (m_blocks.empty())
{
if (m_maxAlloc == 0 || m_allocated < m_maxAlloc)
{
++m_allocated;
return new char[m_blockSize];
}
else
{
cout<<"CMemPool::get CMemPool exhausted."<<endl;
return (void *)NULL;
}
}
else
{
char* ptr = m_blocks.back();
m_blocks.pop_back();
return ptr;
}
}
 
 
void CMemPool::Release(void* ptr)
{
CLock lock(m_mutex);
 
m_blocks.push_back(reinterpret_cast<char*>(ptr));
}

下边是测试代码

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// CMyMemPool.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//
 
#include "stdafx.h"
#include "MemPool.h"
 
#define DATA_BLOCK_LEN 1500
 
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
CMemPool myPool1(DATA_BLOCK_LEN, 0, 10);
 
cout<<"myPool1 block size = "<<myPool1.BlockSize()<<endl;
cout<<"myPool1 allocated block num = "<<myPool1.Allocated()<<endl;
cout<<"myPool1 available block num = "<<myPool1.Available()<<endl<<endl;
 
std::vector<void*> ptrs;
for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
ptrs.push_back(myPool1.Get());
}
 
myPool1.Get();
 
int iavilable = 0;
for (std::vector<void*>::iterator it = ptrs.begin(); it != ptrs.end(); ++it)
{
myPool1.Release(*it);
++iavilable;
cout<<"myPool1 available block num = "<<myPool1.Available()<<endl;
}
 
CMemPool myPool2(DATA_BLOCK_LEN, 5, 10);
cout<<endl<<"myPool2 block size = "<<myPool2.BlockSize()<<endl;
cout<<"myPool2 allocated block num = "<<myPool2.Allocated()<<endl;
cout<<"myPool2 available block num = "<<myPool2.Available()<<endl;
 
int iWait;
cin>>iWait;
 
return 0;
}

编译，运行

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