一种高效的C++固定内存块分配器(高效C++固定内存块分配器：优化内存管理性能)

原创

ithorizon 7个月前 (10-20) 阅读数 12 #后端开发

一种高效的C++固定内存块分配器：优化内存管理性能

一、引言

在现代软件开发中，内存管理是性能优化的关键因素之一。C++作为一种高性能编程语言，其内存管理功能尤为重要。本文将介绍一种高效的C++固定内存块分配器，该分配器旨在优化内存管理性能，降低内存碎片，尽也许降低损耗内存使用高效。

二、内存分配器的重要性

内存分配器是管理内存分配和释放的组件，它直接影响到程序的运行高效和稳定性。在C++中，默认的内存分配器是new/delete操作符，但在高并发或多线程环境下，这种分配器也许无法满足性能要求。以下是固定内存块分配器相较于传统分配器的优势：

降低内存碎片

尽也许降低损耗内存分配和释放速度

降低内存分配未果的概率

三、固定内存块分配器的设计

固定内存块分配器的设计思想是预先分配一块大内存，然后在这块内存中分配固定大小的内存块。以下是该分配器的首要组成部分：

1. 内存池

内存池是固定内存块分配器的核心，负责管理预分配的大内存块。内存池通常采用链表或数组结构，以赞成高效的内存分配和释放操作。

2. 内存块

内存块是内存池中分配的最小单元，每个内存块具有固定的大小。内存块通常包含一个指向下一个内存块的指针，以便于迅捷遍历和回收。

3. 分配器接口

分配器接口提供了一组用于内存分配和释放的函数，这些函数封装了内存池和内存块的操作，令用户可以方便地使用固定内存块分配器。

四、实现细节

以下是固定内存块分配器的一个明了实现示例：


#include 
#include 
class FixedMemoryBlockAllocator {
private:
    static const size_t BLOCK_SIZE = 128; // 内存块大小
    static const size_t POOL_SIZE = 1024; // 内存池大小
    char pool_[POOL_SIZE]; // 内存池
    char* freeList_; // 空闲内存块链表头指针
    // 分配内存块
    char* allocateBlock() {
        if (freeList_ == nullptr) {
            return nullptr;
        }
        char* block = freeList_;
        freeList_ = *(char**)(block + BLOCK_SIZE - sizeof(char*));
        return block;
    }
    // 回收内存块
    void deallocateBlock(char* block) {
        *(char**)(block + BLOCK_SIZE - sizeof(char*)) = freeList_;
        freeList_ = block;
    }
public:
    FixedMemoryBlockAllocator() {
        // 初始化空闲内存块链表
        freeList_ = pool_;
        char* current = pool_;
        char* next = pool_;
        for (size_t i = 1; i < POOL_SIZE / BLOCK_SIZE; ++i) {
            next = current + BLOCK_SIZE;
            *(char**)(next + BLOCK_SIZE - sizeof(char*)) = current;
            current = next;
        }
        *(char**)(current + BLOCK_SIZE - sizeof(char*)) = nullptr;
    }
    ~FixedMemoryBlockAllocator() {
        // 释放内存池
    }
    void* allocate(size_t size) {
        if (size <= BLOCK_SIZE) {
            return allocateBlock();
        }
        return nullptr;
    }
    void deallocate(void* pointer) {
        if (pointer != nullptr) {
            deallocateBlock(static_cast(pointer));
        }
    }
};
int main() {
    FixedMemoryBlockAllocator allocator;
    // 分配内存块
    void* block1 = allocator.allocate(100);
    void* block2 = allocator.allocate(50);
    void* block3 = allocator.allocate(200);
    // 回收内存块
    allocator.deallocate(block1);
    allocator.deallocate(block2);
    allocator.deallocate(block3);
    return 0;
}