一个内存池C++类的实现
2009-01-03 22:03
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一个内存池C++类的实现
在程序设计领域,程序员经常需要及时动态地产生出一些小型对象,例如读取解析文件时临时需要的缓冲区,动态创建视图时需要的视图对象,游戏程序中怪物,特效,场景物乃至于低级的链表节点等等。如果程序员只是天真地使用new和delete,在经过程序执行中不断反复的分配释放内存后,很快就会使原本完整连续的可用内存块变得支离破碎,这就是内存碎片即Memory Fragmentation问题。更糟的是内存碎片问题往往很难检测出来。
为了尽可能降低内存碎片的状况,并且得到高效的内存管理程序,除了从增加计算机配置,如增加内存条,和从程序的逻辑上着手,如减少读取解析文件时临时需要的缓冲区,减少动态创建视图的次数,减少游戏程序中怪物,特效,场景物出现频度之外,同时还需要从程序的低级层面,即从内存分配的功能面着手改善。
在用户每次new操作从系统索取内存空间时,C++的函数库除了配置所要求的内存块大小以外,还会另外生成一小块额外的内存块以记载相关的资料。对于经常进行产生与销毁的小型对象来说,这样的行为就显得十分浪费而不具效率。如果能够一次性的分配出一大块内存,然后再根据用户的需求传回部分内存块,这样就能改善new操作所产生的额外负担。
在这里,我参考早年微软MSJ期刊的一些资料写出了一个内存池C++类:CMemPool,这个内存池建立在树状的双向链表之上的,其相关结构体定义如下:
好了,我就不再啰嗦了,下面列出CMemPool类的源码,有不对之处,请不吝赐教!~~~
CMemPool类的头文件MemPool.h代码如下:
CMemPool类的实现文件MemPool.cpp代码如下:
CMemPool类使用演示程序代码如下:
在其中的_tprintf(psz);和mp.Destroy();这两行打上断点,调试运行,观察windows任务管理器关于该进程的内存使用量呈明显的规律性增长。最后当执行完mp.Destroy();后该进程的内存使用量又恢复到未使用内存池时的状态。by Loomman, QQ:28077188, MSN: Loomman@hotmail.com QQ裙:30515563 ☆程序天堂☆ 请尊重作者原创,转载注明来自裂帛一剑博客,谢谢合作。
在程序设计领域,程序员经常需要及时动态地产生出一些小型对象,例如读取解析文件时临时需要的缓冲区,动态创建视图时需要的视图对象,游戏程序中怪物,特效,场景物乃至于低级的链表节点等等。如果程序员只是天真地使用new和delete,在经过程序执行中不断反复的分配释放内存后,很快就会使原本完整连续的可用内存块变得支离破碎,这就是内存碎片即Memory Fragmentation问题。更糟的是内存碎片问题往往很难检测出来。
为了尽可能降低内存碎片的状况,并且得到高效的内存管理程序,除了从增加计算机配置,如增加内存条,和从程序的逻辑上着手,如减少读取解析文件时临时需要的缓冲区,减少动态创建视图的次数,减少游戏程序中怪物,特效,场景物出现频度之外,同时还需要从程序的低级层面,即从内存分配的功能面着手改善。
在用户每次new操作从系统索取内存空间时,C++的函数库除了配置所要求的内存块大小以外,还会另外生成一小块额外的内存块以记载相关的资料。对于经常进行产生与销毁的小型对象来说,这样的行为就显得十分浪费而不具效率。如果能够一次性的分配出一大块内存,然后再根据用户的需求传回部分内存块,这样就能改善new操作所产生的额外负担。
在这里,我参考早年微软MSJ期刊的一些资料写出了一个内存池C++类:CMemPool,这个内存池建立在树状的双向链表之上的,其相关结构体定义如下:
//树型内存块分配结构. typedef struct tagMEMORY_BLOCK MEMORY_BLOCK, *LPMEMORY_BLOCK; struct tagMEMORY_BLOCK { DWORD dwIndex; DWORD dwSize; LPMEMORY_BLOCK lpNext; LPMEMORY_BLOCK lpPrev; LPBYTE lpMemory; }; //内存池标头结构 typedef struct tagHEADER HEADER, *LPHEADER; struct tagHEADER { LPMEMORY_BLOCK lpHead; HANDLE hHeap; };
好了,我就不再啰嗦了,下面列出CMemPool类的源码,有不对之处,请不吝赐教!~~~
CMemPool类的头文件MemPool.h代码如下:
//==================================================================== // 内存池类CMemPool的头文件CMemPool.h //by 一剑(Loomman),QQ:28077188,MSN: Loomman@hotmail.com QQ裙:30515563 //==================================================================== #ifndef MEMPOOL_H #define MEMPOOL_H #define STRICT #define LEAN_AND_MEAN #include <windows.h> #include <assert.h> #include <stdio.h> #include <mbstring.h> //默认内存分配页大小设为8KB #define MEMPOOL_BLOCK_SIZE 8192 class CMemPool { public: CMemPool(); ~CMemPool(); BOOL Initialize(); VOID Destroy(); LPVOID GetAlignedMemory(DWORD dwSize, DWORD dwAlignSize); LPSTR GetDuplicateStringA(LPCSTR szSrc); LPWSTR GetDuplicateStringW(LPCWSTR szSrc); inline LPVOID GetMemory(DWORD dwSize) { return GetAlignedMemory(dwSize, 0); } inline TCHAR* GetStringBuffer(DWORD dwLen) { return (TCHAR*)GetAlignedMemory(dwLen * sizeof(TCHAR), 0); } inline LPSTR GetStringBufferA(DWORD dwLen) { return (LPSTR)GetAlignedMemory(dwLen * sizeof(CHAR), sizeof(CHAR)); } inline LPWSTR GetStringBufferW(DWORD dwLen) { return (LPWSTR)GetAlignedMemory(dwLen * sizeof(WCHAR), sizeof(WCHAR)); } inline DWORD* GetDwordBuffer() { return (DWORD*)GetAlignedMemory(sizeof(DWORD), 0); } private: BOOL AddMemory(DWORD dwSize); LPVOID handle; }; #endif //MEMPOOL_H
CMemPool类的实现文件MemPool.cpp代码如下:
//====================================================================
// 内存池类CMemPool的实现文件CMemPool.cpp
//by 一剑(Loomman),QQ:28077188,MSN: Loomman@hotmail.com QQ裙:30515563
//====================================================================
#include "MemPool.h"
//树型内存块分配结构. typedef struct tagMEMORY_BLOCK MEMORY_BLOCK, *LPMEMORY_BLOCK; struct tagMEMORY_BLOCK { DWORD dwIndex; DWORD dwSize; LPMEMORY_BLOCK lpNext; LPMEMORY_BLOCK lpPrev; LPBYTE lpMemory; }; //内存池标头结构 typedef struct tagHEADER HEADER, *LPHEADER; struct tagHEADER { LPMEMORY_BLOCK lpHead; HANDLE hHeap; };
//内存池对象构造函数
CMemPool::CMemPool()
{
handle = NULL;
}
//内存池对象析构函数
CMemPool::~CMemPool()
{
Destroy();
}
//内存池对象初始化,首次分配8KB内存作为内存池
BOOL CMemPool::Initialize()
{
if( NULL == handle )
{
HANDLE procHeap = GetProcessHeap();
// 分配内存池的头节点.
handle = HeapAlloc(procHeap, 0, sizeof(HEADER));
if (handle)
{
LPHEADER header = (LPHEADER)handle;
// 分配头节点成功,现在初始化内存池.
header->lpHead = NULL;
header->hHeap = procHeap;
//初次实际分配8KB内存到内存池.
BOOL ableToAddMemory = AddMemory(0);
if (!ableToAddMemory)
{
//分配内存失败,系统资源瓶颈!
HeapFree(header->hHeap, 0, handle);
handle = NULL;
}
}
}
return (handle != NULL);
}
VOID CMemPool::Destroy()
{
if(handle != NULL)
{
LPMEMORY_BLOCK nextBlock;
LPMEMORY_BLOCK blockToFree;
LPHEADER poolHeader = (LPHEADER)handle;
//遍历链表,进行释放内存操作.
blockToFree = poolHeader->lpHead;
while (blockToFree != NULL)
{
nextBlock = blockToFree->lpNext;
HeapFree(poolHeader->hHeap, 0, blockToFree);
blockToFree = nextBlock;
}
//别忘记了,内存池头结点也需要释放.
HeapFree(poolHeader->hHeap, 0, handle);
handle = NULL;
}
}
LPVOID CMemPool::GetAlignedMemory(DWORD dwSize, DWORD dwAlignSize)
{
assert(handle != NULL);
BOOL haveEnoughMemory = TRUE;
LPVOID lpMemory = NULL;
LPHEADER poolHeader = (LPHEADER)handle;
LPMEMORY_BLOCK currentBlock;
DWORD sizeNeeded;
DWORD padLength;
currentBlock = poolHeader->lpHead;
// 判断是否需要更多的内存,如果是,则分配之.
sizeNeeded = dwSize;
if (currentBlock->dwSize - currentBlock->dwIndex < sizeNeeded + dwAlignSize)
{
haveEnoughMemory = AddMemory(sizeNeeded + dwAlignSize);
currentBlock = poolHeader->lpHead;
}
// 现在有了足够的内存,返回它!
if (haveEnoughMemory)
{
if (dwAlignSize)
{
padLength = (DWORD)currentBlock + sizeof(MEMORY_BLOCK) + currentBlock->dwIndex;
currentBlock->dwIndex += (dwAlignSize - (padLength % dwAlignSize)) % dwAlignSize;
}
//这里得到了内存地址,返回它!
lpMemory = (LPVOID)&(currentBlock->lpMemory[currentBlock->dwIndex]);
currentBlock->dwIndex += sizeNeeded;
}
return lpMemory;
}
LPSTR CMemPool::GetDuplicateStringA(LPCSTR szSrc)
{
assert(szSrc);
DWORD dwBytes = (_mbslen((const unsigned char*)szSrc) + 1) * sizeof(CHAR);
LPSTR pString = (LPSTR)GetAlignedMemory(dwBytes, sizeof(CHAR));
if (pString)
{
_mbscpy_s((unsigned char*)pString, dwBytes, (const unsigned char*)szSrc);
}
return pString;
}
LPWSTR CMemPool::GetDuplicateStringW(LPCWSTR szSrc)
{
assert(szSrc);
DWORD dwBytes = (wcslen(szSrc) + 1) * sizeof(WCHAR);
LPWSTR pString = (LPWSTR)GetAlignedMemory(dwBytes, sizeof(WCHAR));
if (pString)
{
wcscpy_s(pString, dwBytes, szSrc);
}
return pString;
}
BOOL CMemPool::AddMemory(DWORD dwSize)
{
LPBYTE allocedMemory;
LPMEMORY_BLOCK newBlock;
LPHEADER poolHeader = (LPHEADER)handle;
DWORD sizeNeeded;
assert(poolHeader != NULL);
// 计算需要分配内存的最小数量,并试图分配之.
if (dwSize + sizeof(MEMORY_BLOCK) > MEMPOOL_BLOCK_SIZE)
{
sizeNeeded = dwSize + sizeof(MEMORY_BLOCK);
}
else
{
sizeNeeded = MEMPOOL_BLOCK_SIZE;
}
allocedMemory = (LPBYTE)HeapAlloc(poolHeader->hHeap, 0, sizeNeeded);
if (allocedMemory)
{
// 使内存块的头部存储一个MEMORY_BLOCK结构.
newBlock = (LPMEMORY_BLOCK)allocedMemory;
newBlock->dwSize = sizeNeeded - sizeof(MEMORY_BLOCK);
newBlock->lpMemory = allocedMemory + sizeof(MEMORY_BLOCK);
newBlock->dwIndex = 0;
// 把内存块链接到list中.
if(poolHeader->lpHead)
{
poolHeader->lpHead->lpPrev = newBlock;
}
newBlock->lpNext = poolHeader->lpHead;
newBlock->lpPrev = NULL;
poolHeader->lpHead = newBlock;
}
// 如果allocedMemory 不是 NULL, 则表明我们成功了.
return allocedMemory != NULL;
}
CMemPool类使用演示程序代码如下:
#include <TCHAR.H> #include "MemPool.h" int main() { CMemPool mp; assert( mp.Initialize() ); for(int i = 0; i<100; i++) { TCHAR* psz = mp.GetStringBuffer(8192); _stprintf_s(psz, 8192, TEXT("now i=%d/n"), i); _tprintf(psz); } mp.Destroy(); return getchar(); }
在其中的_tprintf(psz);和mp.Destroy();这两行打上断点,调试运行,观察windows任务管理器关于该进程的内存使用量呈明显的规律性增长。最后当执行完mp.Destroy();后该进程的内存使用量又恢复到未使用内存池时的状态。by Loomman, QQ:28077188, MSN: Loomman@hotmail.com QQ裙:30515563 ☆程序天堂☆ 请尊重作者原创,转载注明来自裂帛一剑博客,谢谢合作。
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