內存池的簡單實現c語言-創新互聯

內存池

內存池是為了解決大量malloc，free，導致的某些內存碎片。統一管理起來，比較方便。
基本思想是，根據要分配的內存，分為大塊內存和小塊內存。

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大塊內存直接用鏈表管理。
小塊內存，我這里設置為4k大小，內部再用一個一個小節點鏈表。
大概的數據結構如下：

1.核心的數據結構

小片內存（4k以內）節點，第一個成員last，是當前節點的首地址，end是指該4k內存的最后一段地址。

struct  mp_node_s{unsigned char *last; //當前節點的位置
    unsigned char *end; //當前分配的內存（小于等于4k）最后一位
    struct mp_node_s *next;//指向下一個節點
    size_t failed=0;//失敗次數
};

大片內存：

struct mp_large_s{struct mp_large_s *next;//下個節點
    void *alloc;//分配的內存

};

池節點：其其核心思想就是將分配的內存組織起來

struct mp_pool_s {struct mp_large_s *large;
    struct mp_node_s *head;
    struct mp_node_s *current; //指向當前的節點

    int max;
};

2. 流程

創建池，先創建出一個32位對齊的內存塊，這個內存塊是size大小，再加上mp_pool_s這個結構體的本身大小.
在這里插入圖片描述

#define MP_ALIGNMENT       		32
#define MP_PAGE_SIZE			4096
#define MP_MAX_ALLOC_FROM_POOL	(MP_PAGE_SIZE-1)

struct mp_pool_s *mp_create_pool(size_t size) {struct mp_pool_s *p;
	int ret = posix_memalign((void **)&p, MP_ALIGNMENT, size + sizeof(struct mp_pool_s) + sizeof(struct mp_node_s));
	if (ret) {return NULL;
	}
	
	p->max = (size< MP_MAX_ALLOC_FROM_POOL) ? size : MP_MAX_ALLOC_FROM_POOL;//小與4k，就用原本的大小，大于4k,那么限制為4k-1
	p->current = p->head; //將當前結點指向池的頭部
	p->large = NULL;

	p->head->last = (unsigned char *)p + sizeof(struct mp_pool_s) + sizeof(struct mp_node_s); //當前頭部
	p->head->end = p->head->last + size;

	p->head->failed = 0;

	return p;

}

分配內存函數，分為，①分配大塊內存; ②分配小內存節點時，考慮兩種情況，小內存塊還夠用，小內存塊不夠用了，得分配新的小內存塊。

void *mp_alloc(struct mp_pool_s *pool, size_t size) {unsigned char *m;
	struct mp_node_s *p;
//小于等于小內存塊大小的
	if (size<= pool->max) {//就在當前節點后分配內存
		p = pool->current;
//遍歷當前節點后的節點，查找有沒有適合大小的內存塊
		do {	
			m = mp_align_ptr(p->last, MP_ALIGNMENT);
	//分配范圍，依然還在內存塊范圍的，就不新分配新塊了，就地分配
			if ((size_t)(p->end - m) >= size) {		p->last = m + size;
				return m;
			}
			p = p->next;
		} while (p);
//沒有合適大小的內存塊，直接創建一塊新小內存塊
		return mp_alloc_block(pool, size);
	}
//分配大塊內存
	return mp_alloc_large(pool, size);
	
}

新建一個≤4k的小內存塊

在這里插入圖片描述

#define mp_align(n, alignment) (((n)+(alignment-1)) & ~(alignment-1))
#define mp_align_ptr(p, alignment) (void *)((((size_t)p)+(alignment-1)) & ~(alignment-1))

static void *mp_alloc_block(struct mp_pool_s *pool, size_t size) {

	unsigned char *m;//
	struct mp_node_s *h = pool->head; //頭部的小內存節點
	size_t psize = (size_t)(h->end - (unsigned char *)h); //獲取小內存塊大小
	//為m分配出一個內存
	int ret = posix_memalign((void **)&m, MP_ALIGNMENT, psize); //先分配出一個“頁”（<=4k）
	if (ret) return NULL;

	struct mp_node_s *p, *new_node, *current; 
	new_node = (struct mp_node_s*)m; //

	new_node->end = m + psize;
	new_node->next = NULL;
	new_node->failed = 0;
//在分配好的小內存塊中，分配一塊節點內存size
	m += sizeof(struct mp_node_s);
	m = mp_align_ptr(m, MP_ALIGNMENT);
	new_node->last = m + size; //last指向節點內存的末尾

	current = pool->current;
//遍歷當前節點后的節點，如果有失敗大于4次的節點，就把池的當前節點指向失敗大于4次的節點
//4是一個經驗值
	for (p = current; p->next; p = p->next) {
		if (p->failed++ >4) {
			current = p->next;
		}
	}
	p->next = new_node; //將最后一個結點的next指向新分配的內存塊

	pool->current = current ? current : new_node; 

	return m;

}
```

創建大塊內存，非常好理解，一個單鏈表，沒什么好說的

static void *mp_alloc_large(struct mp_pool_s *pool, size_t size) {void *p = malloc(size); //直接分配內存
	if (p == NULL) return NULL;

	size_t n = 0;
	struct mp_large_s *large;
	for (large = pool->large; large; large = large->next) {if (large->alloc == NULL) {	large->alloc = p;
			return p;
		}
		if (n ++ >3) break;
	}
//large結構體本身也是存在小內存塊里的
	large = mp_alloc(pool, sizeof(struct mp_large_s));
	if (large == NULL) {free(p);
		return NULL;
	}

	large->alloc = p;
	large->next = pool->large;
	pool->large = large;

	return p;
}

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網站標題：內存池的簡單實現c語言-創新互聯
瀏覽地址：http://m.kartarina.com/article22/ccgjcc.html

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