内存池完整实现代码及一些思考

为了提高效率和有效的监控内存的实时状态，我们采取了内存池的思想来解决效率与对内存实现监控的问题。

网上查找到了一些方案，根据自己的理解实现了应用。

   我们什么时候要调用到内存池，

   1，当我们频繁的申请释放同样数据大小的内存空间，我们可以用比动态new更有效方式来管理内存时，我们应该用内存池来提高效率。

   2，当我们需要知道内存实时的申请状态，以便于对于服务器内存状态做实时预警时，我们可以用内存池的接口，来给内存增加监控。

实现的特点：

   1，内存池内存单元大小可以动态定义，实现多级内存池。

   2，申请效率很高，单元测试下是普通new/delete的4倍左右，当然具体性能还应机器类别而异。

MemoryPool.h 的实现

//该内存池理论来自于IBM文章，http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-ppp/index6.html

//作者冯宏华，徐莹，程远，汪磊享有论文著作权，由2011-06-06 konyel lin根据相关代码和理论进行优化修改。

#include <string>

#include <malloc.h>

//内存对齐值，可以根据机器取指长度进行设置

#define MEMPOOL_ALIGNMENT 4

#define USHORT unsigned short

#define ULONG unsigned long

struct MemoryBlock

{

  USHORT nSize;

  USHORT nFree;

  USHORT nFirst;

  USHORT nDummyAlign1;

  MemoryBlock* pNext;

  char aData[1];

  static void* operator new(size_t,USHORT nTypes, USHORT nUnitSize){

     return ::operator new(sizeof(MemoryBlock) + nTypes * nUnitSize);

  }

  static void operator delete(void *p, size_t){

      ::operator delete (p);

  MemoryBlock (USHORT nTypes = 1, USHORT nUnitSize = 0);

  ~MemoryBlock() {}

};

class MemoryPool

   private:

   MemoryBlock* pBlock;

   USHORT nUnitSize;

   USHORT nInitSize;

   USHORT nGrowSize;

   public:

   MemoryPool( USHORT nUnitSize,

   USHORT nInitSize = 1024,

   USHORT nGrowSize = 256 );

   ~MemoryPool();

   void* Alloc();

   void Free( void* p );

MemoryPool.cpp 的实现

#include "MemoryPool.h"

MemoryPool::MemoryPool( USHORT _nUnitSize,

USHORT _nInitSize, USHORT _nGrowSize )

  pBlock = NULL;

  nInitSize = _nInitSize;

  nGrowSize = _nGrowSize;

  if ( _nUnitSize > 4 ) 

  nUnitSize = (_nUnitSize + (MEMPOOL_ALIGNMENT-1)) & ~(MEMPOOL_ALIGNMENT-1);

  else if ( _nUnitSize <= 2 )

  nUnitSize = 2;

  else

  nUnitSize = 4;

}

void* MemoryPool::Alloc()

  MemoryBlock* pMyBlock;

  if ( !pBlock ){

     //第一次调用初始化内存块

     pMyBlock =new(nGrowSize, nUnitSize) MemoryBlock(nGrowSize, nUnitSize);

     pBlock = pMyBlock;

      return (void*)(pMyBlock->aData);

  pMyBlock = pBlock;

  while (pMyBlock && !pMyBlock->nFree )

    pMyBlock = pMyBlock->pNext;

  if ( pMyBlock ){

    printf("get a mem from block/n");

    char* pFree = pMyBlock->aData+(pMyBlock->nFirst*nUnitSize);

    //aData记录实际的内存单元标识

    pMyBlock->nFirst = *((USHORT*)pFree);

    pMyBlock->nFree--;

    return (void*)pFree;

  else{

    printf("add a new block/n");

    if (!nGrowSize)

    return NULL;

    pMyBlock = new(nGrowSize, nUnitSize) MemoryBlock(nGrowSize, nUnitSize);

    if (!pMyBlock )

    pMyBlock->pNext = pBlock;

    pBlock = pMyBlock;

    return (void*)(pMyBlock->aData);

void MemoryPool::Free( void* pFree ){

  MemoryBlock* pMyBlock = pBlock;

  MemoryBlock* preMyBlock;

  //确定该待回收分配单元（pFree）落在哪一个内存块的指针范围内,大于起始节点，小于终止节点。

  while ( ((ULONG)pMyBlock->aData > (ULONG)pFree) ||

  ((ULONG)pFree >= ((ULONG)pMyBlock->aData + pMyBlock->nSize))){

    //不在内存块范围内，则历遍下一个节点

    preMyBlock=pMyBlock;

    pMyBlock=pMyBlock->pNext;

  pMyBlock->nFree++;

  *((USHORT*)pFree) = pMyBlock->nFirst;

  pMyBlock->nFirst = (USHORT)(((ULONG)pFree-(ULONG)(pBlock->aData)) / nUnitSize);

  //判断内存块是否全部为自由状态，是则释放整个内存块

  if (pMyBlock->nFree*nUnitSize == pMyBlock->nSize ){

     preMyBlock->pNext=pMyBlock->pNext;

     delete pMyBlock;

MemoryBlock::MemoryBlock (USHORT nTypes, USHORT nUnitSize)

: nSize (nTypes * nUnitSize),

    nFree (nTypes - 1),

  nFirst (1),

  pNext (0)

  char * pData = aData;

  for (USHORT i = 1; i < nTypes; i++) {

    //将内存块的前2个字节用来存放内存单元的标识

    *reinterpret_cast<USHORT*>(pData) = i;

    pData += nUnitSize;