C语言内存池使用模型-1

上一篇 / 下一篇 2012-10-08 10:18:22 / 个人分类：C语言

　　在用C语言开发时，特别是在服务器端，内存的使用会成为系统性能的一个瓶颈，如频繁的分配和释放内存，会不断的增加系统的内存碎片，影响内核之后分配内存的效率，这个时候一个比较可行的做法是采用内存池，先分配好比较多的内存，然后在这个已经分配的内存里使用内存，这样就不需要内核过多的参与内存分配和释放的过程。

/WC9?*UZmb#UW0　　内存池根据应用不同有多种实现的策略，如有些分配很大的内存，然后将内存分配成大小相等的块，并将每个块链接起来进行管理。

　　下面对模型介绍的时候，为了简单，不加入用于调试的编写技巧和为之准备的结构，其实主要是省去间接调用，有时为了调试，会将文件及所在行以及主要的变量状态输出。51Testing软件测试网QX!l{n4C]:@

　　一、内存池访问接口

:L(_e/Xy%Ao3l0　　创建大小为size的新的内存池。

-_Sn-y:KW0

pool_t _pool_new_heap(int size);

　　从指定内存池中分配大小为size的内存空间，这些空间会在内存池释放时，被自动的释放。

[UW!H[ `PR{ H'Z0

void *pool_malloc(pool_t, int size);

P,wI d!@6V{V H0　　内存池的大小，返回内存池中所有内存块的大小总和

int pool_size(pool_t p);

　　释放内存池，这会导致所有内存被释放，同时内存池本身也被释放

"Bc8Pn5f0

void pool_free(pool_t p);

:M|8z!r[(l0　　还有其它的一些接口，但这些是主要的接口。

MT7p?3r@yh[0　　二、数据结构51Testing软件测试网"x?:r"BH

51Testing软件测试网z/i0gm3V

struct pheap
{
void *block;
int size, used;
};

　　该结构表示内存池中一个内存块的抽象表示，51Testing软件测试网Ze4Ufw

_3z6P2n%mD#Qk L?0　　1、block 用于指向由malloc所分配的内存地址。51Testing软件测试网+pWkr^3K/I

+oKkdV:I a&t#O"d&H0　　2、size 表示block所指向地址的内存大小。

　　3、used 表示多少处于已经使用的状态。在分配内存时，这个域很重要，它表示内存块可以被分配的偏移值，也就是从used开始的内存都是可以被从内存池中分配出去的。

struct pfree
{
    pool_cleanup_t f;
    void *arg;
    struct pheap *heap;
    struct pfree *next;
};
typedef void (*pool_cleanup_t)(void *arg);

n.q cC~6W {~Y0}0　　这个结构用于实现一个链表，将所有的内存块链接起来。每一个内存块，对映一个这个结构，也就是每个struct pheap结构，都有一个struct pfree结构将其封装起来，这个结构主要实现下面几个功能：

@1Y^8N c-U?w/p0　　1、实现内存块的链表，用struct pfree *next连接起来，这是一个单链表。

　　2、内存块释放的回调。注册在释放内存时，如果释放这个内存块，主要是通过pool_cleanup_t f和void *arg两个域来完成这个功能。

!r!t9~Q3? W^ ^9\0　　3、pheap域用于指向需要被放入链表的内存块，就是前面的结构。

_^#f%Yh%`$G0 51Testing软件测试网|:p'iRr

typedef struct pool_struct
{
    int size;
    struct pfree *cleanup;
    struct pfree *cleanup_tail;
    struct pheap *heap;
} _pool, *pool_t;

4J*v0U-Zn'~a&~/O0　　结构中的域代表如下：

C7faf7gbr&k0　　heap：指向内存池中最新申请的内存块，在每次申请内存块时，都会将其指向新的内存块。

J)O~8Q&E)D"e0　　cleanup和cleanup_tail：指向链表的头和尾的指针。

　　size：表示内存池中内存的大小，包括所有的内存块。

;_F\b@%g7\4j0　　这个结构的主要功能如下：

　　1、管理内存块。通过cleanup和clean_tail两个指针，因为内存块在内存池中是以单链表的形式组织的，这两个指针分别指向链表的头和尾指针。51Testing软件测试网'J3DA Jn;K

　　2、内存池中可用的内存大小。通过size域来统计完成。

F(MgAC-s+V Y0　　3、获取最新的内存块指针。通过heap指针在每次分配内存块时重新赋值来实现。

　　这个内存池的实现，主要是依靠上面三个数据结构来完成，其实估计已经知道的差不多了。下面再讨论一些基本的

　　三、创建一个空的内存池51Testing软件测试网2rX6YZnt

(Bb8p7j/z)|u2k-T0　　创建一个空的内存池比较简单，就是初始化一个内存池结构，也就是pool_t结构，并将其链表置为NULL，大小为0，不包含任何的内存块。

T^(BIQ^0

pool_t _pool_new()
{
    pool_t p;
    while((p = malloc(sizeof(_pool))) == NULL) sleep(1);
    p->cleanup = NULL;
    p->heap = NULL;
    p->size = 0;
    return p;
}

K'u?q2S ghb0　　四、创建指定大小的内存池

　　创建一个包含大小为size内存块的内存池，这个操作分两步，先创建一个空的内存池，然后再创建一个内存块，并将该内存块加入内存池中，也就是将内存块加到内存池的链表末尾，并重新设定指针。

51Testing软件测试网6|Q ~ {UX)O

pool_t _pool_new_heap(int size)
{
    pool_t p;
    p = _pool_new();
    p->heap = _pool_heap(p,size);
    return p;
}

　　第一步是先调用_pool_new创建一个空的内存池结构，这个前面已经说明了，操作很简单。看第二步是怎么完成的

(B;E"Gi KD+_P0static struct pheap *_pool_heap(pool_t p, int size)
{51Testing软件测试网0|#x0@RDFJ
struct pheap *ret;
4H"h1\4l:Ej+Ph0 struct pfree *clean;51Testing软件测试网Qn]!c3My

    while((ret = _pool__malloc(sizeof(struct pheap))) == NULL) sleep(1);51Testing软件测试网.|["Rkr^
    while((ret->block = _pool__malloc(size)) == NULL) sleep(1);
'h\0{8^-?+SV.TY:sD0    ret->size = size;
    p->size += size;
;j(qu:@Gj%f3IE {1Xw0    ret->used = 0;

    clean = _pool_free(p, _pool_heap_free, (void *)ret);
    clean->heap = ret; /* for future use in finding used mem for pstrdup */
w1er]anq0    _pool_cleanup_append(p, clean);

return ret;
EN#vsJ w1@._d0}

x@~3N Uh2Q0　　第二步包含下面一些操作：

　　1、申请一个大小为size的内存块，也就是前方中介绍的pheap结构。

t^-si+l f3p$s5\.P,|2~0　　2、把这个内存块的大小size，加到内存池上，就是那个p->size += size；

,{['Fm0_/kkML0　　3、将内存块关联到struct pfree结构。这会指示内存释放的方式，也把内存加入到链表元素上。

pE r![I*{[rk0　　4、将struct pfree结构关联到内存池，其实就是加到链表的末尾。

　　下面会讨论第3和第4部是怎么实现的。

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