C++ 内存池实现：提升效率，节省资源

以下是一个简单的内存池示例代码，展示了如何使用内存池来提高内存分配效率和减少内存碎片。

#include <iostream>
#include <vector>

class MemoryPool {
public:
    MemoryPool(size_t blockSize, size_t numBlocks) :
        blockSize_(blockSize),
        numBlocks_(numBlocks),
        freeList_(nullptr)
    {
        data_ = new char[blockSize_ * numBlocks_];
        for (size_t i = 0; i < numBlocks_; ++i) {
            char* block = data_ + i * blockSize_;
            *(reinterpret_cast<char**>(block)) = freeList_;
            freeList_ = block;
        }
    }

    ~MemoryPool() {
        delete[] data_;
    }

    void* allocate() {
        if (!freeList_) return nullptr;

        void* ptr = freeList_;
        freeList_ = *(reinterpret_cast<char**>(ptr));
        return ptr;
    }

    void deallocate(void* ptr) {
        *(reinterpret_cast<char**>(ptr)) = freeList_;
        freeList_ = reinterpret_cast<char*>(ptr);
    }

private:
    size_t blockSize_;
    size_t numBlocks_;
    char* data_;
    char* freeList_;
};

int main() {
    MemoryPool pool(sizeof(int), 10);

    std::vector<int*> ptrs;
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        int* ptr = static_cast<int*>(pool.allocate());
        *ptr = i;
        ptrs.push_back(ptr);
    }

    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        std::cout << *ptrs[i] << ' '; // 将双引号改为单引号
    }
    std::cout << std::endl;

    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        pool.deallocate(ptrs[i]);
    }

    return 0;
}

该内存池每次分配一个固定大小的内存块，并将其与一个自由列表链接起来。分配时，从自由列表中取出一个块返回，并将其从自由列表中移除；释放时，将块插入自由列表的开头即可。使用内存池时，只需要调用其'allocate()'和'deallocate()'方法即可。

在'main()'函数中，我们使用内存池分配了10个整型变量，并将它们存储在'ptrs'向量中，然后输出它们的值。接着，我们释放了这些变量，并结束程序。

内存池的工作原理:

内存池通过预先分配一块较大的内存区域，并将其划分为多个固定大小的内存块。当需要分配内存时，内存池会从自由列表中取出一个空闲块，并将其返回给用户。当用户释放内存时，内存池会将该块放回自由列表。

内存池的优点:

• 提高内存分配效率: 通过减少系统调用和内存碎片，内存池可以显著提高内存分配效率。
• 减少内存碎片: 内存池可以将内存分配到预先分配的内存区域中，从而减少内存碎片的产生。
• 降低内存泄漏的风险: 内存池可以通过记录所有分配的内存块，并提供释放内存块的方法，来降低内存泄漏的风险。

内存池的适用场景:

内存池适用于需要频繁分配和释放内存的场景，例如：

• 游戏引擎: 游戏引擎需要频繁分配和释放游戏对象、场景、纹理等资源。
• 数据库系统: 数据库系统需要频繁分配和释放数据块、索引等资源。
• 网络服务器: 网络服务器需要频繁分配和释放连接、请求、响应等资源。

总结:

内存池是一种有效提高内存分配效率和减少内存碎片的技术。通过使用内存池，可以有效地管理内存，并提高程序的性能。