c++怎么实现一个简单的内存池_c++简单内存池实现方法

答案:C++内存池通过预分配大块内存并划分为固定大小的小块,以减少new/delete调用开销。SimpleMemoryPool类使用空闲链表管理内存块,allocate从链表取块,deallocate归还块到链表,适用于小对象频繁创建销毁场景,需配合定位new和手动析构使用,不支持变长分配但可扩展。

c++怎么实现一个简单的内存池_c++简单内存池实现方法

在C++中实现一个简单的内存池,主要目的是减少频繁调用newdelete带来的性能开销,尤其适用于需要频繁申请和释放小块内存的场景。下面介绍一种基础但实用的内存池实现方法。

内存池的基本思路

内存池预先分配一大块内存,然后按固定大小划分成多个小块。每次申请内存时,从池中取出一个空闲块;释放时,将内存块归还给池子而不是真正释放给系统。这种方式避免了堆碎片和系统调用开销。

定义内存池类结构

我们设计一个模板类SimpleMemoryPool,支持指定对象类型和预分配数量。

class SimpleMemoryPool {
  struct Block {
    Block* next;
  };

  char* memory_;
  Block* free_list_;
  size_t block_size_;
  size_t pool_size_;

public:
  SimpleMemoryPool(size_t count, size_t size);
  ~SimpleMemoryPool();
  void* allocate();
  void deallocate(void* p);
};

实现构造函数与析构函数

构造函数负责分配整块内存,并将所有块链接成空闲链表。

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SimpleMemoryPool::SimpleMemoryPool(size_t count, size_t size)
  : block_size_(size), pool_size_(count) {
  memory_ = new char[count * size];
  free_list_ = nullptr;

  // 构建空闲链表
  for (int i = count – 1; i >= 0; –i) {
    Block* block = reinterpret_cast(memory_ + i * size);
    block->next = free_list_;
    free_list_ = block;
  }
}

析构函数释放整个内存块。

SimpleMemoryPool::~SimpleMemoryPool() {
  delete[] memory_;
}

实现allocate和deallocate

allocate从空闲链表取第一个块,返回可用地址。

void* SimpleMemoryPool::allocate() {
  if (!free_list_) return nullptr;
  Block* block = free_list_;
  free_list_ = free_list_->next;
  return block;
}

deallocate将内存块重新插入空闲链表。

void SimpleMemoryPool::deallocate(void* p) {
  if (!p) return;
  Block* block = static_cast(p);
  block->next = free_list_;
  free_list_ = block;
}

使用示例:

struct Point {
  int x, y;
  Point(int a=0, int b=0) : x(a), y(b) {}
};

// 创建可容纳100个Point对象的内存池
SimpleMemoryPool pool(100, sizeof(Point));
void mem = pool.allocate();
Point p = new (mem) Point(1, 2); // 定位new
p->~Point(); // 手动调用析构
pool.deallocate(p); // 归还内存

这个简单内存池不支持变长内存分配,适合对象大小固定的场景。实际项目中可根据需要扩展支持多尺寸块、自动扩容等功能。

基本上就这些,不复杂但容易忽略细节,比如对齐问题或异常安全。初期学习用这个模型足够理解核心机制。

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