C語言如何實(shí)現(xiàn)簡單的內(nèi)存池

本篇內(nèi)容主要講解“C語言如何實(shí)現(xiàn)簡單的內(nèi)存池”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來帶大家學(xué)習(xí)“C語言如何實(shí)現(xiàn)簡單的內(nèi)存池”吧!

前言

在編程過程中，尤其是對于C語言開發(fā)者，其實(shí)編程就是在使用內(nèi)存，不停地變化內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。當(dāng)我們想開辟一片新的內(nèi)存使用時，就會使用malloc實(shí)現(xiàn)。但是通過查閱很多資料，發(fā)現(xiàn)頻繁的使用malloc并不是很好的選擇。原因就是如果頻繁的申請、釋放內(nèi)存，操作系統(tǒng)由于內(nèi)存管理算法原因，導(dǎo)致出現(xiàn)內(nèi)存碎片。其實(shí)產(chǎn)生碎片是一件很平常的事情，為何會這樣，我想主要是內(nèi)存利用率與性能的一個平衡。如果操作系統(tǒng)很摳門，肯定會把內(nèi)存分配的邏輯算的很嚴(yán)密，“見縫插針”這四個字能很到的詮釋內(nèi)存分配策略。正因?yàn)橐娍p插針，經(jīng)過很長的使用，內(nèi)存上會遍布“針眼”，但是由于針眼普遍很小，當(dāng)你再去插一個較粗的針的時候，往往很久“插不進(jìn)去”。因?yàn)樾枰袛噙@么多針眼哪個足夠?qū)捤傻哪懿暹M(jìn)去這根針。

所以，如果我們不那么摳的去實(shí)現(xiàn)內(nèi)存分配，是不是在性能上會有很大的提高呢？答案絕對是肯定的，而且隨著硬件技術(shù)的提升，內(nèi)存已經(jīng)不是當(dāng)年的容量，服務(wù)器起步也得是16G吧，32 64也是很常見的。就連現(xiàn)在手機(jī)都有6G內(nèi)存的，實(shí)在令臺式機(jī)服務(wù)器都汗顏。

在內(nèi)存池的實(shí)現(xiàn)結(jié)尾，會加入一塊內(nèi)存池使用率監(jiān)測打印，開發(fā)一種內(nèi)存池，通吃所有的項(xiàng)目場景，顯然是不可取的。說一個比較時尚的名詞“機(jī)器學(xué)習(xí)”。這塊的目的在于通過觀測內(nèi)存池的使用率，從而發(fā)現(xiàn)哪些長度的內(nèi)存比較受項(xiàng)目的歡迎，需要多設(shè)，哪些長度的內(nèi)存使用較少，需要少設(shè)。哪些長度的沒有，需要新設(shè)等等。目前這塊是純手動的，并不是動態(tài)變化的，有些調(diào)優(yōu)的感覺。

內(nèi)存時原理說明

模擬C語言內(nèi)存分配函數(shù)malloc()和free()，我們這里也定義兩個函數(shù)alloc和afree，進(jìn)而模擬C語言內(nèi)存的分配的實(shí)現(xiàn)。

• 定義一個大的字符數(shù)組，模擬一塊內(nèi)存池。

• 讓alloc對一個大的字符數(shù)組allocbuf中的空間進(jìn)行分配，該數(shù)組是alloc和afree兩個函數(shù)私有的數(shù)組。

• 由于alloc和afree處理的對象是指針而不是數(shù)組下標(biāo)，因此，其他函數(shù)無需知道該數(shù)組的名字，這樣可以在alloc和afree處理的對象是指針而不是數(shù)組下標(biāo)，因此，其他函數(shù)無需知道該數(shù)組的名字。

• 他可以在調(diào)用malloc函數(shù)或量操作系統(tǒng)申請一個指向操作系統(tǒng)申請一個指向無名存儲塊的指針獲得。

• allocbuf中的空間使用情況也是我們需要了解，因此用allocp指針指向allocbuf數(shù)組中下一個空閑單元。當(dāng)調(diào)用alloc申請n個字符時空間時，alloc檢查allocbuf中的下一個空閑單元。當(dāng)調(diào)用alloc申請n個字符的空間時，alloc檢查allocbuf中有沒由足夠的空閑空間。如果有足夠的空閑空間，則返回空閑塊的當(dāng)前位置，如果空間不夠則返回0.
  

下面是簡易內(nèi)存池的實(shí)現(xiàn)原理圖：

其實(shí)這個模型可以幫助我們理解關(guān)于malloc和free函數(shù)的很多東西。

代碼實(shí)現(xiàn)

#define ALLOCSIZE 10000		 /* 可用空間的大小*/ 

static char allocbuf[ALLOCSIZE];	 /* alloc使用的存儲區(qū) */ 

static char *allocp = allocbuf; 		/* 下一個空閑位置 */ 

char *alloc(int n) 
{ 
	if(allocbuf + ALLOCSIZE - allocp > n) { 	/* 有足夠的空間 */ 
		allocp += n; 
		return allocp - n; 	/* 分配前的指針P */ 
	} else {			 /* 空間不夠 */ 
			return 0； 
	} 
} 

void afree(char *p)		 /* 釋放p指向的存儲區(qū) */ 
{ 
	if(p >= allocbuf && p < allocbuf + ALLOCSIZE ) 
		allocp = p;
}

到此，相信大家對“C語言如何實(shí)現(xiàn)簡單的內(nèi)存池”有了更深的了解，不妨來實(shí)際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！