什么是內(nèi)存池？

頻繁的調(diào)用 malloc 會(huì)影響運(yùn)行效率以及產(chǎn)生額外的 cookie， 而內(nèi)存池的思想是預(yù)先申請(qǐng)一大塊內(nèi)存，當(dāng)有內(nèi)存申請(qǐng)需求時(shí)，從內(nèi)存池中取出一塊內(nèi)存分配給目標(biāo)對(duì)象。

它的實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：

預(yù)先申請(qǐng) chunk 大小的內(nèi)存池， 將內(nèi)存池劃按照對(duì)象大小劃分成多個(gè)內(nèi)存塊。以鏈表的形式，即通過(guò)指針將內(nèi)存塊相連，頭指針指向第一個(gè)空閑塊。當(dāng)有內(nèi)存申請(qǐng)需求時(shí)，首先檢查頭指針是否指向空閑塊，如果是則將頭指針指向的第一個(gè)空閑塊分配出去（從鏈表移除），同時(shí)頭指針指向下一個(gè)空閑塊；若頭指針為空，說(shuō)明當(dāng)前內(nèi)存池已分配完，需要重新申請(qǐng)新的內(nèi)存池。當(dāng)有內(nèi)存釋放需求時(shí)，將釋放的內(nèi)存塊重新加入鏈表的表頭，調(diào)整頭指針指向新加入的空閑塊。這也意味著，如果申請(qǐng)了多個(gè)內(nèi)存池，在內(nèi)存釋放的過(guò)程中會(huì)慢慢的合并到一起。

初步實(shí)現(xiàn)

在上面的代碼中設(shè)置一個(gè)內(nèi)存池為5個(gè)內(nèi)存塊，當(dāng)我們進(jìn)行100次內(nèi)存申請(qǐng)后，打印出前10個(gè)地址查看，可以看到前5個(gè)地址是連續(xù)的，后5個(gè)也是連續(xù)的，但中間由于重新申請(qǐng)了內(nèi)存池，所以不是連續(xù)的。

但是這樣的方法還存在著問(wèn)題，那就是引入了額外的指針內(nèi)存消耗，接下來(lái)將使用embedded pointer進(jìn)行改進(jìn)。

使用嵌入指針改進(jìn)

上面就使用到了嵌入指針，一個(gè) AirplaneRep 對(duì)象的大小為 8 字節(jié)，而一個(gè) Airplane 的指針大小為 4 字節(jié)或 8 字節(jié)。在 32 位機(jī)器下， 指針可以借用 AirplaneRep 對(duì)象所占的 8 字節(jié)內(nèi)存空間中的前 4 個(gè)字節(jié)，用來(lái)連接空閑的內(nèi)存塊。而當(dāng)內(nèi)存塊需要被分配給對(duì)象時(shí)，此時(shí)它已從鏈表中移除，也就不需要指針來(lái)連接了。此時(shí)的 8 字節(jié)內(nèi)存空間由 AirplaneRep 占據(jù)。當(dāng)內(nèi)存釋放時(shí)也是同理，由于 Rep 和 next 不會(huì)同時(shí)用到，所以 embedded pointer 的做法可以減少內(nèi)存消耗。

更簡(jiǎn)化：static allocator

前面的實(shí)現(xiàn)需要為每個(gè)類都重寫 operator new 和 operator delete，由于內(nèi)容是一樣的，使用另一個(gè)類來(lái)完成這些重復(fù)的操作。

如此一來(lái)，我們的 class 只需要去調(diào)用 allocator 即可完成內(nèi)存的申請(qǐng)和釋放工作。

macor for static allocator

在上面的 Foo 和 Goo 中，每次還要寫一大堆重復(fù)的內(nèi)容，于是可以使用宏進(jìn)一步簡(jiǎn)化：