主要分为 3 个部分,memoryPool 是管理内存池类,block 表示内存块,chunk 表示每个存储小块。它们之间的关系为,memoryPool 中有一个指针指向某一起始 block,block 之前通过 next 指针构成链表结构的连接,每个 block 包含指定数量的 chunk。每次分配内存的时候,分配 chunk 中的数据地址。
主要数据结构设计:
Block:
blockAddress: 该 chunk 所对应的 block,主要用于 free 这个 chunk 的时候,能够快速找到所属 block,并进行相应更新
data:实际供使用的数据起始位置
关键操作说明:
内存分配:
从 firstHasFreeChunksBlock 开始查找第一个有 free 位置的 block,如果找到,则则获取该 block 的 freepos 的队首元素,返回该元素序号对应的 chunk 的数据地址,并将 freepos 的队首元素弹出,其他相关属性更新。如果找不到,则新增 steps 个 chunk,再重复上面的过程。
内存释放:
传入待释放的地址指针p,通过对p的地址移动可以找到chunk中的 ChunkNum 和 blockAddress 两个数据,通过 blockAddress 可以找到该 chunk 所属的 block,然后将ChunkNum 添加到该 block 的 freepos 中,其他相应属性更新。
使用方法:
没考虑线程安全问题,该实现方案在单线程下可以正常运行。
程序源代码:
struct block {
block * next;
unsigned int numofChunks;//指向下一个block指针
unsigned int numofFreeChunks;//剩余free的chunk数量
unsigned int blockNum;//该block的编号
char * data;
//记录可用chunk序号
queue<int> freepos;
block(unsigned int _numofChunks ,unsigned int _chunkSize, unsigned int _blockNum){
numofChunks = _numofChunks;
numofFreeChunks = _numofChunks;
blockNum = _blockNum;
next = NULL;
data = new char [numofChunks * (sizeof(unsigned int) + sizeof(void *) + _chunkSize)];
char * p = data;
//每个chunk的结构:4byte的chunk序号 + 4byte的所属block地址 + 真正的数据
for(int i=0;i<numofChunks;i++){
char * ptr = p + i * (_chunkSize + sizeof(unsigned int) + sizeof(void *));
unsigned int * num = (unsigned int *)(ptr);
*num = i;
ptr += sizeof(void *);
int * blockpos = (int *) ptr;
*blockpos = (int)this;
freepos.push(i);
}
}
~block(){
delete [] data;
}
};
class memoryPool {
public :
memoryPool(unsigned int _chunkSize = 256, unsigned int _initNumofChunks = 4096, unsigned int _steps = 64){
initNumofChunks = _initNumofChunks;
chunkSize = _chunkSize;
steps = _steps;
numofBlocks = steps;
//创建内存池时,初始化一定数量的内存空间
block * p = new block(initNumofChunks, chunkSize, 0);
blocksPtr = p;
for(int i=1;i<steps;i++){
p->next = new block(initNumofChunks, chunkSize, i);
p = p->next;
blocksPtrTail = p;
}
firstHasFreeChunksBlock = blocksPtr;
}
~memoryPool(){
block * p = blocksPtr;
while(blocksPtr!=NULL){
p = blocksPtr->next;
delete blocksPtr;
blocksPtr = p;
}
}
/*
从firstHasFreeChunksBlock开始查找第一个有free位置的block,
如果找到,则则获取该block的freepos的对首元素,
返回该元素序号对应的chunk的数据地址,并将freepos的队首元素弹出,
其他相关属性更新。如果找不到,则新增steps个chunk,再重复上面的过