内存池完整实现代码及一些思考

   为了提高效率和有效的监控内存的实时状态，我们采取了内存池的思想来解决效率与对内存实现监控的问题。

网上查找到了一些方案，根据自己的理解实现了应用。

   我们什么时候要调用到内存池，

   1，当我们频繁的申请释放同样数据大小的内存空间，我们可以用比动态new更有效方式来管理内存时，我们应该用内存池来提高效率。

   2，当我们需要知道内存实时的申请状态，以便于对于服务器内存状态做实时预警时，我们可以用内存池的接口，来给内存增加监控。

 

实现的特点：

   1，内存池内存单元大小可以动态定义，实现多级内存池。

   2，申请效率很高，单元测试下是普通new/delete的4倍左右，当然具体性能还应机器类别而异。

   

 

MemoryPool.h 的实现

 

//该内存池理论来自于IBM文章，http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-ppp/index6.html
//作者冯宏华，徐莹，程远，汪磊享有论文著作权，由2011-06-06 konyel lin根据相关代码和理论进行优化修改。

#include <string>
#include <malloc.h>
//内存对齐值，可以根据机器取指长度进行设置
#define MEMPOOL_ALIGNMENT 4

#define USHORT unsigned short
#define ULONG unsigned long

struct MemoryBlock
{
  USHORT nSize;
  USHORT nFree;
  USHORT nFirst;
  USHORT nDummyAlign1;
  MemoryBlock* pNext;
  char aData[1];
  static void* operator new(size_t,USHORT nTypes, USHORT nUnitSize){
     return ::operator new(sizeof(MemoryBlock) + nTypes * nUnitSize);
  }
  static void operator delete(void *p, size_t){
      ::operator delete (p);
  }
  MemoryBlock (USHORT nTypes = 1, USHORT nUnitSize = 0);
  ~MemoryBlock() {}
};

class MemoryPool
{
   private:
   MemoryBlock* pBlock;
   USHORT nUnitSize;
   USHORT nInitSize;
   USHORT nGrowSize;
   public:
   MemoryPool( USHORT nUnitSize,
   USHORT nInitSize = 1024,
   USHORT nGrowSize = 256 );
   ~MemoryPool();
   void* Alloc();
   void Free( void* p );
};

 

 

MemoryPool.cpp 的实现

 

#include "MemoryPool.h"

MemoryPool::MemoryPool( USHORT _nUnitSize,
USHORT _nInitSize, USHORT _nGrowSize )
{
  pBlock = NULL;
  nInitSize = _nInitSize;
  nGrowSize = _nGrowSize;
  if ( _nUnitSize > 4 ) 

  nUnitSize = (_nUnitSize + (MEMPOOL_ALIGNMENT-1)) & ~(MEMPOOL_ALIGNMENT-1);
  else if ( _nUnitSize <= 2 )
  nUnitSize = 2;
  else
  nUnitSize = 4;
}

void* MemoryPool::Alloc()
{
  MemoryBlock* pMyBlock;
  if ( !pBlock ){
     //第一次调用初始化内存块
     pMyBlock =new(nGrowSize, nUnitSize) MemoryBlock(nGrowSize, nUnitSize);
     pBlock = pMyBlock;
      return (void*)(pMyBlock->aData);
  }
  pMyBlock = pBlock;
  while (pMyBlock && !pMyBlock->nFree )
    pMyBlock = pMyBlock->pNext;
  if ( pMyBlock ){
    printf("get a mem from block\n");
    char* pFree = pMyBlock->aData+(pMyBlock->nFirst*nUnitSize);
    //aData记录实际的内存单元标识
    pMyBlock->nFirst = *((USHORT*)pFree);
    pMyBlock->nFree--;
    return (void*)pFree;
  }
  else{
    printf("add a new block\n");
    if (!nGrowSize)
    return NULL;
    pMyBlock = new(nGrowSize, nUnitSize) MemoryBlock(nGrowSize, nUnitSize);
    if (!pMyBlock )
    return NULL;
    pMyBlock->pNext = pBlock;
    pBlock = pMyBlock;
    return (void*)(pMyBlock->aData);
  }
}


void MemoryPool::Free( void* pFree ){
  MemoryBlock* pMyBlock = pBlock;
  MemoryBlock* preMyBlock;
  //确定该待回收分配单元（pFree）落在哪一个内存块的指针范围内,大于起始节点，小于终止节点。
  while ( ((ULONG)pMyBlock->aData > (ULONG)pFree) ||
  ((ULONG)pFree >= ((ULONG)pMyBlock->aData + pMyBlock->nSize))){
    //不在内存块范围内，则历遍下一个节点
    preMyBlock=pMyBlock;
    pMyBlock=pMyBlock->pNext;
  }
  pMyBlock->nFree++;
  *((USHORT*)pFree) = pMyBlock->nFirst;
  pMyBlock->nFirst = (USHORT)(((ULONG)pFree-(ULONG)(pBlock->aData)) / nUnitSize);
  //判断内存块是否全部为自由状态，是则释放整个内存块
  if (pMyBlock->nFree*nUnitSize == pMyBlock->nSize ){
     preMyBlock->pNext=pMyBlock->pNext;
     delete pMyBlock;
  }
}

MemoryBlock::MemoryBlock (USHORT nTypes, USHORT nUnitSize)
: nSize (nTypes * nUnitSize),
    nFree (nTypes - 1),
  nFirst (1),
  pNext (0)
{
  char * pData = aData;
  for (USHORT i = 1; i < nTypes; i++) {
    //将内存块的前2个字节用来存放内存单元的标识
    *reinterpret_cast<USHORT*>(pData) = i;
    pData += nUnitSize;
  }
}