一个超简单的内存池.docx
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一个超简单的内存池
一个简单的内存池Memory-Pool
SUNNY.MAN
内存池（MemoryPool）是一种内存分配方式。
通常我们习惯直接使用new、malloc等API申请分配内存，这样做的缺点在于：
由于所申请内存块的大小不定，当频繁使用时会造成大量的内存碎片并进而降低性能。
内存池则是在真正使用内存之前，先申请分配一定数量的、大小相等的内存块留作备用。
当有新的内存需求时，就从内存池中分出一部分内存块，若内存块不够再继续申请新的内存。
这样做的一个显著优点是尽量避免了内存碎片，使得内存分配效率得到提升。
有不少地方内存分配不允许失败.作为在这些情况下确保分配的方式开发者创建了一个已知为内存池（或者是"mempool"）的抽象.这种内存的分配方式优点是内存分配肯定成功，缺点在于占用大量内存。
一般来说做为缓存我强烈建议使用循环队列。
当然不得不用的情况下可以使用所谓的“内存池”。
一块固定的内存,被分成很多小块应用在不同的地方。
当不再使用时把这小块归还给内存池，再使用的时候，内存池根据一定的算法，重新划分一块符合要求的内存给需要的线程。
一般来说内存池的结构如下图所示：
结构中主要包含block、list和pool这三个结构体，block结构包含指向实际内存空间的指针，前向和后向指针让block能够组成双向链表；list结构中free指针指向空闲内存块组成的链表，used指针指向程序使用中的内存块组成的链表，size值为内存块的大小，list之间组成单向链表；pool结构记录list链表的头和尾。
本例中仅有一个list链表所以pool结构没有使用.所以结构如下图所示：
其中每一个block为分配的内存块，在本例中每一个内存块对应内存大小+12个字节。
4个字节为开始的位置，4个字节为结束的位置，4个字节为指针的位置。
为什么要记录指针的值呢，因为释放的时候，我们要找到这个空间并把它归还给内存池。
内存池的内存申请：
根据所申请内存的大小，遍历Freelist链表，查看是否存在相匹配size,在这里这个”匹配”是需要根据算法来遍历计算的。
我这个例子中，仅是找一个大小最为相近的来分配。
如果所有Freelist链表中都没有符合这个SIZE的块，则分配失败。
分配成功后移动刚才块的头指针到新位置，并把新分配的块信息块加入到Allocate链表中。
内存池的内存释放:
把已经不再使用的内存释放还给内存池。
释放时首先从分配链表里，把那个信息块删除。
然后再未分配链表中，把这信息块加入。
如果头或是尾或是头尾有和链表中已经存在的块重合的，则合并。
如果都没有，则把它插按开始的顺序进行插入。
简单代码如下：
1.定义信息块描述结构
typedefstructNodeinfo
{
intnStart;//开始位置
intnEnd;//结束位置
BYTE*pBuf;//所在的内存地址值
}_tagNodeinfo;
2.成员变量
BYTE*m_pMem;//整个内存池的指针
CListm_listAllocate;//已经分配的块链表
CListm_listFree;//空闲的块链表
longm_nCount;//整个内存池的大小
3.接口函数
CMYNew（intnMB=50*1024*1024）;//默认大小为50M
~CMYNew（void）;
BYTE*MyAllocate（intnCount）;//用来分配内存
voidMyFree（BYTE*pbuf）;//通过指针来释入内存
voidDisplay（）;//显示分配链表和空闲链表的存储情况
4.构造函数的实现
m_nCount=nMB;
m_pMem=newBYTE（nMB）;
m_nLastError=NOERROR;
if（!
m_pMem）
m_nLastError=NOMEMORY;
else
{
Nodeinfo*newNode=newNodeinfo;
newNode->nStart=0;
newNode->nEnd=nMB-1;
//整体是一个块，空闲链表中的指针值没有意义
m_listFree.AddTail（newNode）;//加入空闲链表
}
5.析构函数的实现
if（m_pMem）
deletem_pMem;//删除内存
m_pMem=NULL;
//释放未用内存链表中的信息块
POSITIONpos=m_listFree.GetHeadPosition（）;
while（pos）
{
Nodeinfo*pNode=m_listFree.GetAt（pos）;
if（pNode）
deletepNode;
m_listFree.GetNext（pos）;
}
m_listFree.RemoveAll（）;
//释放已分配内存块的地址
pos=m_listAllocate.GetHeadPosition（）;
while（pos）
{
Nodeinfo*pNode=m_listAllocate.GetAt（pos）;
if（pNode）
deletepNode;
m_listAllocate.GetNext（pos）;
}
m_listAllocate.RemoveAll（）;
5.内存池的内存分配
BYTE*CMYNew:
:
MyAllocate（intnCount）
{
BYTE*pbuf=NULL;
Nodeinfo*nodeinfo=NULL;
POSITIONpos=m_listFree.GetHeadPosition（）;
POSITIONposEqual=0;
BOOLbEqual=FALSE;
while（pos）
{
Nodeinfo*pNode=m_listFree.GetAt（pos）;
if（pNode）
{
if（（pNode->nEnd-pNode->nStart）>nCount）
{
if（nodeinfo）
{
if（nodeinfo->nEnd-nodeinfo->nStart>pNode->nEnd-pNode->nStart）
{
nodeinfo=pNode;//空间更小者
}
}//ifnodeinfo
else//第一个匹配项
{
nodeinfo=pNode;
}
}
elseif（（pNode->nEnd-pNode->nStart）==nCount）//最匹配
{
nodeinfo=pNode;
bEqual=TRUE;
posEqual=pos;
break;
}//==nCoun
}//如果有空间pNode
m_listFree.GetNext（pos）;
}//whilepos
if（nodeinfo）//可以分配
{
pbuf=&m_pMem[nodeinfo->nStart];
if（bEqual）
{
nodeinfo->pBuf=pbuf;
m_listAllocate.AddTail（nodeinfo）;//加到已分配中
m_listFree.RemoveAt（posEqual）;//从空闲中移除
}
else
{
Nodeinfo*pnewAll=newNodeinfo;
pnewAll->nStart=nodeinfo->nStart;
pnewAll->nEnd=pnewAll->nStart+nCount-1;//结尾
m_listAllocate.AddTail（pnewAll）;//加到已分配中
nodeinfo->nStart+=nCount;//改没分配
pnewAll->pBuf=pbuf;
}//是否全部分完
}
//Display（）;
returnpbuf;
}
6.内存池的释放
voidCMYNew:
:
MyFree（BYTE*pbuf）
{
Nodeinfo*pNodeInfoResult=NULL;
POSITIONpos=m_listAllocate.GetHeadPosition（）;
while（pos）
{
Nodeinfo*pNodeInfo=m_listAllocate.GetAt（pos）;
if（pNodeInfo）
{
if（pNodeInfo->pBuf==pbuf）//如果是这块
{
pNodeInfoResult=pNodeInfo;
m_listAllocate.RemoveAt（pos）;//移除
break;
}
}//ifpodeinfo
m_listAllocate.GetNext（pos）;
}//while
//BOOLbTreatFree=FALSE;
if（pNodeInfoResult）//如果已经可以删除
{
pos=m_listFree.GetHeadPosition（）;
while（pos）
{
Nodeinfo*pNodeInfo=m_listFree.GetAt（pos）;
if（pNodeInfo）
{
if（pNodeInfo->nEnd+1==pNodeInfoResult->nStart）//如果恰好是一空闲的尾部则合并
{
pNodeInfo->nEnd=pNodeInfoResult->nEnd;//合并
m_listFree.GetNext（pos）;//看后面的
if（pos）
{
Nodeinfo*pNodeInfo1=m_listFree.GetAt（pos）;
if（pNodeInfo1）
{
if（pNodeInfo1->nStart==pNodeInfo->nEnd+1）
{
pNodeInfo->nEnd=pNodeInfo1->nEnd;//再次扩大空闲区
m_listFree.RemoveAt（pos）;//移除这个点
deletepNodeInfo1;
}//也恰好是别一个点的开始
}
}//后面的Pos
deletepNodeInfoResult;//删除
pNodeInfoResult=NULL;
//bTreatFree=TRUE;
break;
}//恰好是空闲尾
if（pNodeInfo->nStart==pNodeInfoResult->nEnd+1）//如果恰好是一空闲的头部则合并
{
pNodeInfo->nStart=pNodeInfoResult->nStart;//合并
m_listFree.GetPrev（pos）;//看前面的
if（pos）
{
Nodeinfo*pNodeInfo1=m_listFree.GetAt（pos）;
if（pNodeInfo1）
{
if（pNodeInfo1->nEnd+1==pNodeInfo->nStart）
{
pNodeInfo->nStart=pNodeInfo1->nStart;//再次扩大空闲区
m_listFree.RemoveAt（pos）;//移除这个点
deletepNodeInfo1;
}//也恰好是别一个点的开始
}
}//后面的Pos
deletepNodeInfoResult;//删除
pNodeInfoResult=NULL;
//bTreatFree=TRUE;
break;
}//恰好是空闲尾
}//pNodeInfo
m_listFree.GetNext（pos）;
}//while
if（pNodeInfoResult）//只是一块闲存
{
BOOLbIinsert=FALSE;
pos=m_listFree.GetHeadPosition（）;
while（pos）
{
Nodeinfo*pNodeInfo=m_listFree.GetAt（pos）;
if（pNodeInfo）
{
if（pNodeInfo->nStart>pNodeInfoResult->nStart）//如果是这块
{
m_listFree.InsertBefore（pos,pNodeInfoResult）;
bIinsert=TRUE;
break;
}
}//ifpodeinfo
m_listFree.GetNext（pos）;
}//while
if（bIinsert==FALSE）
{
m_listFree.AddTail（pNodeInfoResult）;
}
}
}//if可以删除
//Display（）;
}
7.显示函数
voidCMYNew:
:
Display（）
{
POSITIONpos=m_listFree.GetHeadPosition（）;
while（pos）
{
Nodeinfo*pNode=m_listFree.GetAt（pos）;
if（pNode）
{
TRACE（L"Free[%d]->[%d]\n",pNode->nStart,pNode->nEnd）;
}
m_listFree.GetNext（pos）;
}
inti=0;
pos=m_listAllocate.GetHeadPosition（）;
while（pos）
{
Nodeinfo*pNode=m_listAllocate.GetAt（pos）;
if（pNode）
{
TRACE（L"Allocate:
[%d][%x][%d]->[%d]\n",i++,pNode->pBuf,pNode->nStart,pNode->nEnd）;
}
m_listAllocate.GetNext（pos）;
}
}
以上代码经本人测试通过。
并没有出现BUG，欢迎指定。
As_mhy@
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