内存池的简单实现c语言-创新互联
内存池
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内存池是为了解决大量malloc,free,导致的某些内存碎片。统一管理起来,比较方便。
基本思想是,根据要分配的内存,分为大块内存和小块内存。
- 大块内存直接用链表管理。
- 小块内存,我这里设置为4k大小,内部再用一个一个小节点链表。
大概的数据结构如下:
小片内存(4k以内)节点,第一个成员last, 是当前节点的首地址,end是指该4k内存的最后一段地址。
struct mp_node_s{unsigned char *last; //当前节点的位置 unsigned char *end; //当前分配的内存(小于等于4k)最后一位 struct mp_node_s *next;//指向下一个节点 size_t failed=0;//失败次数 };
大片内存:
struct mp_large_s{struct mp_large_s *next;//下个节点 void *alloc;//分配的内存 };
池节点:其其核心思想就是将分配的内存组织起来
struct mp_pool_s {struct mp_large_s *large; struct mp_node_s *head; struct mp_node_s *current; //指向当前的节点 int max; };
创建池,先创建出一个32位对齐的内存块,这个内存块是size大小,再加上mp_pool_s这个结构体的本身大小.
#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;//小与4k,就用原本的大小,大于4k,那么限制为4k-1 p->current = p->head; //将当前结点指向池的头部 p->large = NULL; p->head->last = (unsigned char *)p + sizeof(struct mp_pool_s) + sizeof(struct mp_node_s); //当前头部 p->head->end = p->head->last + size; p->head->failed = 0; return p; }
分配内存函数,分为,①分配大块内存; ②分配小内存节点时,考虑两种情况,小内存块还够用,小内存块不够用了,得分配新的小内存块。
void *mp_alloc(struct mp_pool_s *pool, size_t size) {unsigned char *m; struct mp_node_s *p; //小于等于小内存块大小的 if (size<= pool->max) {//就在当前节点后分配内存 p = pool->current; //遍历当前节点后的节点,查找有没有适合大小的内存块 do { m = mp_align_ptr(p->last, MP_ALIGNMENT); //分配范围,依然还在内存块范围的,就不新分配新块了,就地分配 if ((size_t)(p->end - m) >= size) { p->last = m + size; return m; } p = p->next; } while (p); //没有合适大小的内存块,直接创建一块新小内存块 return mp_alloc_block(pool, size); } //分配大块内存 return mp_alloc_large(pool, size); }
新建一个≤4k的小内存块
#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; //头部的小内存节点
size_t psize = (size_t)(h->end - (unsigned char *)h); //获取小内存块大小
//为m分配出一个内存
int ret = posix_memalign((void **)&m, MP_ALIGNMENT, psize); //先分配出一个“页”(<=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;
//在分配好的小内存块中,分配一块节点内存size
m += sizeof(struct mp_node_s);
m = mp_align_ptr(m, MP_ALIGNMENT);
new_node->last = m + size; //last指向节点内存的末尾
current = pool->current;
//遍历当前节点后的节点,如果有失败大于4次的节点,就把池的当前节点指向失败大于4次的节点
//4是一个经验值
for (p = current; p->next; p = p->next) {
if (p->failed++ >4) {
current = p->next;
}
}
p->next = new_node; //将最后一个结点的next指向新分配的内存块
pool->current = current ? current : new_node;
return m;
}
```
创建大块内存,非常好理解,一个单链表,没什么好说的
static void *mp_alloc_large(struct mp_pool_s *pool, size_t size) {void *p = malloc(size); //直接分配内存 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结构体本身也是存在小内存块里的 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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