C++内存池的概念及其实现

    内存池(Memory Pool)是一种内存分配方式。 通常我们习惯直接使用new、malloc等API申请分配内存，这样做的缺点在于：由于所申请内存块的大小不定，当频繁使用时会造成大量的内存碎片并进而降低性能。
    内存池则是在真正使用内存之前，先申请分配一定数量的、大小相等(一般情况下)的内存块留作备用。当有新的内存需求时，就从内存池中分出一部分内存块，若内存块不够再继续申请新的内存。这样做的一个显著优点是尽量避免了内存碎片，使得内存分配效率得到提升。

    在编写网络通信程序时，要用到自己的发送缓冲区或接收缓冲区，其实这些缓冲区，都是一块特定的内存。特别在编写服务端程序时，能否管理好自己的内存，对于程序的灵活，高效，稳定，起到莫大的作用。再看一下内存管理的定义，它说的是在PC上，现实中也有很多程序不在PC上，比如基于Linux系统的嵌入式设备。其内存一般也就几M，几十M的样子。在编写设备通信程序，比如协议栈时，就更应该管理好自己的内存啦！

下面是内存池的C++实现代码

MemPool.h

empool.h

#ifndef _MEM_POOL_H#define _MEM_POOL_H#include <vector>#include <iostream>#include "Lock.h"using namespace std;/*在内存池中分配固定大小的内存块该类的目的是加速内存分配速度，并且减少因重复分配相同内存时产生的内存碎片，比如在服务器应用程序中。*/class CMemPool{public://创建大小为blockSize的内存块，内存池数目为预分配的数目preAllocCMemPool(std::size_t blockSize, int preAlloc = 0, int maxAlloc = 0);~CMemPool();//获取一个内存块。如果内存池中没有足够的内存块，则会自动分配新的内存块//如果分配的内存块数目达到了最大值，则会返回一个异常void* Get();//释放当前内存块，将其插入内存池void Release(void* ptr);//返回内存块大小std::size_t BlockSize() const;//返回内存池中内存块数目int Allocated() const;//返回内存池中可用的内存块数目int Available() const;private:CMemPool();CMemPool(const CMemPool&);CMemPool& operator = (const CMemPool&);enum{BLOCK_RESERVE = 32};typedef std::vector<char*> BlockVec;std::size_t m_blockSize;int         m_maxAlloc;int         m_allocated;BlockVec    m_blocks;CMutexm_mutex;};inline std::size_t CMemPool::BlockSize() const{return m_blockSize;}inline int CMemPool::Allocated() const{return m_allocated;}inline int CMemPool::Available() const{return (int) m_blocks.size();}#endif

MemPool.cpp

#include "MemPool.h"CMemPool::CMemPool(std::size_t blockSize, int preAlloc, int maxAlloc):m_blockSize(blockSize),m_maxAlloc(maxAlloc),m_allocated(preAlloc){if ( preAlloc < 0 || maxAlloc == 0 || maxAlloc < preAlloc ){cout<<"CMemPool::CMemPool parameter error."<<endl;}int r = BLOCK_RESERVE;if (preAlloc > r)r = preAlloc;if (maxAlloc > 0 && maxAlloc < r)r = maxAlloc;m_blocks.reserve(r);for (int i = 0; i < preAlloc; ++i){m_blocks.push_back(new char[m_blockSize]);}}CMemPool::~CMemPool(){for (BlockVec::iterator it = m_blocks.begin(); it != m_blocks.end(); ++it){delete [] *it;}}void* CMemPool::Get(){CLock lock(m_mutex);if (m_blocks.empty()){if (m_maxAlloc == 0 || m_allocated < m_maxAlloc){++m_allocated;return new char[m_blockSize];}else{cout<<"CMemPool::get CMemPool exhausted."<<endl;return (void *)NULL;}}else{char* ptr = m_blocks.back();m_blocks.pop_back();return ptr;}}void CMemPool::Release(void* ptr){CLock lock(m_mutex);m_blocks.push_back(reinterpret_cast<char*>(ptr));}

下边是测试代码

// CMyMemPool.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。//#include "stdafx.h"#include "MemPool.h"#define DATA_BLOCK_LEN 1500int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){CMemPool myPool1(DATA_BLOCK_LEN, 0, 10);cout<<"myPool1 block size = "<<myPool1.BlockSize()<<endl;cout<<"myPool1 allocated block num = "<<myPool1.Allocated()<<endl;cout<<"myPool1 available block num = "<<myPool1.Available()<<endl<<endl;std::vector<void*> ptrs;for (int i = 0; i < 10; ++i){ptrs.push_back(myPool1.Get());}myPool1.Get();int iavilable = 0;for (std::vector<void*>::iterator it = ptrs.begin(); it != ptrs.end(); ++it){myPool1.Release(*it);++iavilable;cout<<"myPool1 available block num = "<<myPool1.Available()<<endl;}CMemPool myPool2(DATA_BLOCK_LEN, 5, 10);cout<<endl<<"myPool2 block size = "<<myPool2.BlockSize()<<endl;cout<<"myPool2 allocated block num = "<<myPool2.Allocated()<<endl;cout<<"myPool2 available block num = "<<myPool2.Available()<<endl;int iWait;cin>>iWait;return 0;}