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高并发内存池|定长内存池的设计

news 来源：原创 2025/5/18 5:48:06

二、定长内存池的设计

设计一个定长的内存池，这个内存池的定长在于，当剩余空间使用完毕后，总是开辟相同长度的新空间来使用。我们会使用到一个指针来切割划分大空间为小空间。大空间是内存池向系统申请的内存大小，而小空间是程序向该内存池申请的内存大小。由于程序向内存池申请存放空间的类型不同，这个小空间的大小也由需要存放的类型决定大小。

FixedPool1

实际上指针只有一个， _freeList 后面的空间理论上是连起来的， _freeList 在被申请空间后更新，相当于链表的头插头删。

#include <iostream>
#include <vector>
#ifdef _WIN32
#include <Windows.h>
#endif
//从堆上按页申请空间
inline static void* SystemAlloc(size_t page)
{
#ifdef _WIN32void* ptr = VirtualAlloc(0, page << 13, MEM_COMMIT | MEM_RESERVE, PAGE_READWRITE);
#endif
#ifdef __linux__size_t size = page << 13;void* ptr = mmap(nullptr, size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);#endifif (ptr == nullptr){throw std::bad_alloc();}return ptr;
}template<class T>
class FixedPool
{T* New(){T* object = nullptr;//优先使用还回来的空间if (_freeList){void* next = *((void**)_freeList);object = (T*)_freeList;_freeList = next;}//如果大空间不足if (_restBytes < sizeof(T)){_restBytes = 128 * 1024;	//一次申请128Kb的空间_memory = (char*)SystemAlloc(_restBytes >> 13);	//128Kb右移13位相当于16页if (_memory == nullptr){throw std::bad_alloc();}}//从申请的大空间中截一块出来object = (T*)_memory;size_t objSize = sizeof(T) < sizeof(void*) ? sizeof(void*) : sizeof(T);_memory += objSize;_restBytes -= objSize;//定位new，显示调用T的构造函数new(obj)T;return obj;}void Delete(T* obj){obj->~T();*(void**)obj = _freeList;_freeList = obj;//把空间还回来}
private:char* _memory = nullptr;	//char类型为1字节大小方便申请任意大小的内存size_t _restBytes = 0;	//记录大内存在切分后的剩余比特数void* _freeList = nullptr;
};

*(void**) 的强制类型转换是在兼容 32 位和 64 位，使其不会因为指针大小不同而程序出错，也不用为了兼容 32 位和 64 位使用条件编译。

size_t objSize = sizeof(T) < sizeof(void*) ? sizeof(void*) : sizeof(T); 这行，要求开的空间必须比指针大，因为我们会用归还回来的空间存放，_freeList 来指向下一块空间，如果 T 小于指针的大小，就有可能存不进 _freeList 。