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C++定长内存块的实现

ai 2025/6/28 12:52:23

内存池

内存池是指程序预先从操作系统申请一块足够大内存，此后，当程序中需要申请内存的时候，不是直接向操作系统申请，而是 直接从内存池中获取 ；
同理，当 **程序释放内存 **的时候，并不真正将内存返回给操作系统，而是 返回内存池 。当程序退出( 或者特定时间 ) 时，内存池才将之前申请的内存真正释放。

程序关键
在进行地址归还的时候，必须要使用二级指针，因为获取到头部指针后需要记录下一个内存块的地址，这句话是理解下方程序的关键。

#pragma once
#include <iostream>
#include <vector>
#include <time.h>
using std::cout;
using std::endl;//定长内存池
//template<size_t N>//非类型模板参数
//class ObjectPool
//{};//定长内存池
template<class T>
class ObjectPool
{
public:T* New() {size_t objsize = sizeof(T) < sizeof(void*) ? sizeof(void*) : sizeof(T);T* obj = NULL;// step2：申请空间有限从回收链表_freeList里拿if (_freeList) {//_freeList每个固定大小的头部字节中都有下一块内存的地址obj = (T*)_freeList;_freeList = *(void**)obj;}else {// step1// 小于1个指针给1个指针的大小if (_remainBytes < objsize) {_remainBytes = 128 * 1024;_memeory = (char*)malloc(_remainBytes);// 开个128kb的空间if (_memccpy == NULL) {throw std::bad_alloc();// 直接抛出异常}}obj = (T*)_memeory;_memeory += objsize;_remainBytes -= objsize;}new(obj)T;// 定位new，就是初始化这段空间return obj;}void Delete(T* obj) {// step1// 将这些空间一一连接起来，回收并利用obj->~T();// 显示调用析构函数*(void**)obj = _freeList;// *(void**)解引用就是void*的大小，也就是一个指针的大小//头插入_freeList = obj;}
private:char* _memeory = NULL;// 指向内存块 头部 的指针size_t _remainBytes = 0;// 指向内存块 剩余 的指针void* _freeList = NULL;// 指向回收链表的 头指针
};struct TreeNode
{int _val;TreeNode* _left;TreeNode* _right;TreeNode():_val(0), _left(nullptr), _right(nullptr){}
};void TestObjectPool()
{// 申请释放的轮次const size_t Rounds = 3;// 每轮申请释放多少次const size_t N = 10000;//1wstd::vector<TreeNode*> v1;v1.reserve(N);size_t begin1 = clock();for (size_t j = 0; j < Rounds; ++j){for (int i = 0; i < N; ++i){v1.push_back(new TreeNode);}for (int i = 0; i < N; ++i){delete v1[i];}v1.clear();}size_t end1 = clock();ObjectPool<TreeNode> TNPool;std::vector<TreeNode*> v2;v2.reserve(N);size_t begin2 = clock();for (size_t j = 0; j < Rounds; ++j){for (int i = 0; i < N; ++i){v2.push_back(TNPool.New());}for (int i = 0; i < N; ++i){TNPool.Delete(v2[i]);}v2.clear();}size_t end2 = clock();cout << "new cost time:" << end1 - begin1 << endl;cout << "object pool cost time:" << end2 - begin2 << endl;
}