c++ 内存池 开源（怎么可以错过）c语言写内存，C++编程知识：教你手写C++内存池，

1.c语言实现内存池

引言使用 new expression 为类的多个实例分配动态内存时，cookie导致内存利用率可能不高，此时我们通过实现类的 内存池 来降低overhead从不成熟到巧妙优化的内存池，得益于union的 。

2.C语言内存池

分时复用 特性，内存利用率得到了提高。

3.c++实现内存池

原因在实例化某个类的对象时（在heap而不是stack中），若不使用 array new ，则每次实例化时都要调用一次内存分配函数，类的每个实例在内存中都有上下两个cookie，从而降低了内存的利用率然而， array new 也有 。

4.C++内存池的设计和实现

先天的缺陷 ，即只能调用默认无参构造函数，这对于很多没有提供无参构造函数的类来说是不合适的因此，我们可以对于一个没有实例化的类第一次实例化时，先分配一大块内存（内存池），这一大块内存记录在类中，只有上下两个cookie，能够容纳多个实例。

5.C++内存池

后续实例化时，若内存池中还有剩余内存，则不必申请内存分配，只在内存池中分配内存回收时，将实例所占用的内存回收到内存池中若内存池中无内存，则再申请分配大块内存我们以链表的形式组织内存池，内存池中每个一个链表是一个小桶，这个桶中装我们实例化的对象。

6.C++ 实现高性能内存池

内存池链表的头结点记录在类中，即以class staic变量的形式存储。组织形式如下：

7.c语言的内存池的设计与实现

实现代码如下：#includeusingnamespacestd; classDemoClass{public: DemoClass() = default; DemoClass(

8.c语言内存池的实现原理

int i):data(i){} staticvoid* operatornew(size_t size); staticvoidoperatordelete(void *);

virtual ~DemoClass(){} private: DemoClass *next; int data; static DemoClass *freeMemHeader;

staticconstsize_t POOL_SIZE; }; DemoClass * DemoClass::freeMemHeader = nullptr; constsize_t DemoClass::POOL_SIZE =

24;//设定内存池能容纳24个DemoClass对象void* DemoClass::operatornew(size_t size){ DemoClass* p; if(!freeMemHeader){

//freeMemHeader为空，内存池中无空间，分配内存size_t pool_mem_bytes = size * POOL_SIZE;//内存池的字节大小 = 每个实例的大小（字节数）* 内存池中能容纳的最大实例数

freeMemHeader = reinterpret_cast(newchar[pool_mem_bytes]);//new char[]分配pool_mem_bytes个字节，因为每个char占用1个字节

cout << “Info:向操作系统申请了” << pool_mem_bytes << “字节的内存” << endl; for(int i = 0;i < POOL_SIZE – 1

; ++i){//将内存池中POOL_SIZE个小块内存,串起来 freeMemHeader[i].next = &freeMemHeader[i + 1]; } freeMemHeader[POOL_SIZE – 。

1].next = nullptr; } p = freeMemHeader;//取内存池（链表）的头部，分配给要实例化的对象cout << “Info:从内存池中取了” << size <<

“字节的内存” < next;//从内存池中删去取出的那一小块地址，即更新内存池 p -> next = 。

nullptr; return p; } void DemoClass::operatordelete(void* p){ DemoClass* tmp = (DemoClass*) p; tmp -> next = freeMemHeader; freeMemHeader = tmp; }

测试代码如下：intmain(int argc, char* argv[]){ cout << “sizeof(DemoClass):” << sizeof(DemoClass) << endl

; size_t N = 32; DemoClass* demos[N]; for(int i = 0; i < N; ++i){ demos[i] = new DemoClass(i);

cout << “address of the ith demo:” << demos[i] << endl; cout << endl; } return0; }其结果如下：

可以看到每个 DemoClass 的实例大小为24字节，内存池一次从操作系统中申请了576个字节的内存，这些内存可以容纳24个实例上面显示出了每个实例的内存地址，内存池中相邻实例的内存首地址之差为24，即实例的大小，证明了一个内存池的实例之间确实没有cookie。

当内存池中内存用完后，又向操作系统申请了576个字节的内存由此，只有每个内存池两侧有cookie，而内存池中的实例不存在cookie，相比于每次调用 new expression 实例化对象都有cookie，内存池的组织形式确实在 。

形式上提高了内存利用率 那么，有什么问题么？sizeof(DemoClass) 等于 24 ：int data数据域占4个字节两个构造函数一个析构函数各占4字节，共12字节额外的指针DemoClass*，在64位机器上，占8个字节。

这样一个 DemoClass 的大小确实是24字节wait， what ?我们为了解决cookie带来的内存浪费，引入了指针next，但却又引入了8个字节的overhead，脱裤子放屁， 多此一举 ？这样看来确实没有达到要求，但至少为我们提供了一种思路，不是么？

分时复用改进方案首先我们先回忆下c++ 中的 Union :在任意时刻，联合中只能有一个数据成员可以有值当给联合中某个成员赋值之后，该联合中的其它成员就变成未定义状态了结合我们之前不成熟的内存池，我们发现，当内存池中的桶还没有被分配给实例时，只有next域有用，而当桶被分配给实例后，next域就没什么用了；当桶被回收时，数据域变无用而next指针又需要用到。

这不 正是 union 的特性 么？看一下代码实现：#includeusingnamespacestd; classDemoClass{public: DemoClass() =

default; DemoClass(int i, double p){ data.num = i; data.price = p; } static

void* operatornew(size_t size); staticvoidoperatordelete(void *); virtual ~DemoClass(){} private

: structDemoData{int num; double price; }; private: static DemoClass *freeMemHeader;

staticconstsize_t POOL_SIZE; union { DemoClass *next; DemoData data; }; }; DemoClass * DemoClass::freeMemHeader =

nullptr; constsize_t DemoClass::POOL_SIZE = 24;//设定内存池能容纳24个DemoClass对象void* DemoClass::operatornew(size_t

size){ DemoClass* p; if(!freeMemHeader){//freeMemHeader为空，内存池中无空间，分配内存size_t pool_mem_bytes = size * POOL_SIZE;

//内存池的字节大小 = 每个实例的大小（字节数）* 内存池中能容纳的最大实例数 freeMemHeader = reinterpret_cast(newchar

[pool_mem_bytes]);//new char[]分配pool_mem_bytes个字节，因为每个char占用1个字节cout << “Info:向操作系统申请了” << pool_mem_bytes <<

“字节的内存” << endl; for(int i = 0;i < POOL_SIZE – 1; ++i){//将内存池中POOL_SIZE个小块内存,串起来 freeMemHeader[i].next = &freeMemHeader[i + 。

1]; } freeMemHeader[POOL_SIZE – 1].next = nullptr; } p = freeMemHeader;//取内存池（链表）的头部，分配给要实例化的对象

cout << “Info:从内存池中取了” << size << “字节的内存” < next;//从内存池中删去取出的那一小块地址，即更新内存池。

p -> next = nullptr; return p; } void DemoClass::operatordelete(void* p){ DemoClass* tmp = (DemoClass*) p; tmp -> next = freeMemHeader; freeMemHeader = tmp; }

对比前一种实现代码，只是构造函数、数据域和指针域的组织形式发生了变化：由于数据域增加了price项，构造函数中也增加了对应的参数数据域被集成定义成一个类自定义struct类型数据域和指针域被组织为union

测试代码依旧：intmain(int argc, char* argv[]){ cout << “sizeof(DemoClass):” << sizeof(DemoClass) << endl

; size_t N = 32; DemoClass* demos[N]; for(int i = 0; i < N; ++i){ demos[i] = new DemoClass(i, i * i);

cout << “address of the ” << i << “th demo:” << demos[i] << endl; cout << endl; } return

0; }结果：

可以看到每个 DemoClass 的实例大小为24字节，一个内存池的实例之间没有cookie分析一下 sizeof(DemoClass) 等于 24 的缘由：data数据域占12个字节（int 4字节、double 8字节）。

两个构造函数一个析构函数各占4字节，共12字节指针DemoClass ，在64位机器上，占8个字节，但由于和数据域使用了union，data数据域12个字节中的前8个字节在适当的时机被看作DemoClass。

，而不占用额外空间，消除了overhead这样一个 DemoClass 的大小确实是24字节利用union的 分时复用 特性，我们消除了初步方案中指针带来的脱裤子放屁效果另外的思考细心的读者可能会发现，前面的那两种方案都有共同的小缺陷，即当程序一直实例化而不析构时，内存池会向操作系统申请多次大块内存，而当这些对象一起回收时，内存池中的剩余桶数会远大于设定的POOL_SIZE的大小，这个峰值多大取决于类实例化和回收的时机。

另外，内存池中的内存暂时不会回收给操作系统，峰值很大可能会对内存分配带来一些影响，不过这却不属于内存泄漏在以后的文章中，我们可能会讨论一些性能更好的内存分配方案另外，对于准备学习编程的小伙伴，如果你想更好的提升你的编程核心能力（内功）不妨从现在开始！。

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