【正文】 C++內(nèi)存池設計 在項目中進程要對變量和對象分配空間，由于頻繁的使用 new 和 delete 很消耗程序的運行時間，而且容易產(chǎn)生各種內(nèi)存泄露，內(nèi)存釋放錯誤等問題。為此，需要設計一個通用的內(nèi)存池來完成相關的分配和釋放的工作。 建立內(nèi)存池 ： 首先向系統(tǒng)申請一塊內(nèi)存，這塊內(nèi)存的大小由使用者根據(jù)需要設置初始內(nèi)存大小。 M E M O R Y B L O C K向 系 統(tǒng) 申 請 的 內(nèi) 存 定義一個如下面代碼所示的雙向鏈表，將從系統(tǒng)分配的內(nèi)存分為若干塊。使用雙向鏈表方便指針向前和向后遍歷查找。 鏈表中 *Data 指 向了系統(tǒng)分配的內(nèi)存， pUser 使用二級指針保存了內(nèi)存申請者的地址，方便以后系統(tǒng)內(nèi)存塊更改，改變申請者的指向。后面會詳細介紹。將雙向鏈表指向指向內(nèi)存如下所示： 系 統(tǒng) 分 配 的 內(nèi) 存 塊H e a d4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0N U L LDATEDATEDATEDATE 假設內(nèi)存池初始塊數(shù)為 4 塊，每塊的大小為 100 個字節(jié)，則向系統(tǒng)申請 400 個字節(jié)的內(nèi)存塊，每塊的大小為 100 字節(jié)。之后使用雙向鏈表 DATA 指針指向內(nèi)存塊，每個指針能分配的大小如圖所示從大到小遞減。 對象內(nèi)存分配 ： 對內(nèi)存的鏈表指針分配好后，用戶可以使用內(nèi)存池進行內(nèi)存分配，對于用戶的內(nèi)存分配有兩種 情況，一種是在現(xiàn)有的內(nèi)存池中能找到合適的內(nèi)存塊，另一種情況是現(xiàn)有內(nèi)的內(nèi)存池沒有足夠的內(nèi)存塊來分配，需要重新向系統(tǒng)申請內(nèi)存來滿足用戶的需求。下面分別就這兩種內(nèi)存分配情況進行說明： 情況 1 內(nèi)存池有足夠的內(nèi)存塊進行分配 系 統(tǒng) 分 配 的 內(nèi) 存 塊H e a d4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0N U L LDATEDATEDATEDATE被 使 用被 使 用 被 使 用未 分 配 假設用戶申請了 240 個字節(jié)的內(nèi)存空間，內(nèi)存池現(xiàn)在有四個內(nèi)存塊空閑，每個內(nèi)存塊的大小為 100 字節(jié)，那么內(nèi)存池將會給用戶取整分配三個內(nèi)存塊。如上圖所示，并將指向 400內(nèi)存塊的指針的 DATE 返回給用戶使用。 情況 2 內(nèi)存池沒有足夠的內(nèi)存塊 進行分配 接著上圖，假設用戶現(xiàn)在要接著分別 300 字節(jié)的內(nèi)存空間，現(xiàn)有內(nèi)存池的大小已經(jīng)不能滿足，因此需要擴大現(xiàn)有的內(nèi)存池使用大小。 考慮到由于分配給用戶的內(nèi)存空間必須要是連續(xù)的內(nèi)存塊，因此這個連續(xù)的內(nèi)存塊越大，能分配給用戶的內(nèi)存就多。因此使用 C 語言的realloc 函數(shù)來滿足要求。 函數(shù)簡介 原型： extern void *realloc(void *mem_address, unsigned int newsize)。 語法：指針名 =（ 數(shù)據(jù)類型 *） realloc（要改變內(nèi)存大小的 指針 名，新的大?。?。 //新的大小一定要大于原來的大小，不然的話會導致數(shù)據(jù)丟失！ 頭文件： include 有些編譯器需 要 include ，在 中可以使用 頭文件 功能：先判斷當前的指針是否有足夠的連續(xù)空間，如果有，擴大 mem_address 指向的地址，并且將 mem_address 返回，如果空間不夠，先按照 newsize 指定的大小分配空間，將原有數(shù)據(jù)從頭到尾拷貝到新分配的內(nèi)存區(qū)域，而后釋放原來 mem_address 所指內(nèi)存區(qū)域（注意：原來指針是自動釋放，不需要使用 free），同時返回新分配的內(nèi)存區(qū)域的首地址。即重新分配存儲器塊的地址。 返回值：如果重新分配成功則返回指向被分配內(nèi)存的 指針 ，否則返回空指針 NULL。 系 統(tǒng) 分 配 的 新 內(nèi) 存 塊H e a d4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0N U L LDATEDATEDATEDATE被 使 用被 使 用 被 使 用未 分 配 未 分 配 未 分 配新 內(nèi) 存 在 原 有 的 內(nèi) 存 空 間 擴 充 ， 或 者 在 其 它 地 方 新 分 配 一 塊 內(nèi) 存 。 原 有 指 針 有 失 效的 風 險 ， 并 且 原 有 得 到 內(nèi) 存 的 對 象 也 可 能 失 效 。 由 realloc 函數(shù)定義可知，新分配的內(nèi)存空間可能是在原有的內(nèi)存基礎上擴充，還有可能是在另外的一個地方新開辟一塊內(nèi)存。無論哪種情況多要對新加的內(nèi)存進行指針指向分配。并且對于第二種情況，會出現(xiàn)的問題是原有的指針全都失效。因為原有指向的內(nèi)存已經(jīng)不存在了，因此指向它的指針將失效，原有分配的對象 也將失效。為了解決這個問題，在新分配內(nèi)存后需要重定向原有的指針，并且使用二級指針改變已經(jīng)分配了對象的地址的指向，使它指向新內(nèi)存。 重定向原有內(nèi)存的指針的指向，和已經(jīng)分配了內(nèi)存的對象的指向。 對象釋放內(nèi)存 ： 系 統(tǒng) 分 配 的 內(nèi) 存 塊H e a d3 0 0 2 0 0 1 0 0 1 0 0N U L LDATEDATEDATEDATE釋 放 內(nèi) 存被 使 用釋 放 內(nèi) 存釋 放 內(nèi) 存 假如先前的申請了 250 個字節(jié)分配了三個內(nèi)存塊的用戶釋放了內(nèi)存，這時鏈表指針向后查找直到找到第一個被使用的內(nèi)存塊，或鏈表結(jié)尾。之后在先前查找直到找到前面第一個被使用的內(nèi)存塊或者是頭指針，之后更新這個區(qū)間段內(nèi)存塊的大小。 釋放內(nèi) 存池 ： 首先釋放向系統(tǒng)申請的內(nèi)存塊，之后在清空所有的雙向鏈表。 釋放向系統(tǒng)申請的內(nèi)存 釋放雙向鏈表。 后續(xù)改進 ： 1， 需要對多線程的支持，目前的內(nèi)存池還只能在單線程的環(huán)境下運行。 2， 如果之前得到內(nèi)存的對象，在新內(nèi)存分配前有指針復制操作，原有對象可以通過保存的指針地址進行重定向，但是之前分別的對象不能保證。引進對于分配的對象盡量不要使用指針復制。如果一定需要這么做，那就在每次使用前，在重定向一下。重新進行一次復制操作 （保險起見，不知道我的表述是否清楚明白） 。 源代碼 ： 頭文件鏈表節(jié)點的定義 includestring includeiostream include include using namespace std。 namespace MemePool { typedef unsigned char EigthByte。 //內(nèi)存池的默認大小和分配節(jié)點的默認大小 static const size_t DEFAULTMEMEPOOLSIZE = 1000。 static const size_t DEFAULTMEMENODESIZE = 100。 //內(nèi)存初始分配內(nèi)容 二進制位 1111 1111 static const int NEW_ALLOCATED_MEMORY_CONTENT = 0xFF。 //內(nèi)存分配節(jié)點（雙向鏈表） typedef struct TMemeNode { //指向前一節(jié)點 TMemeNode *first。 //指向后一節(jié)點 TMem