快捷導(dǎo)航

詳解利用C語(yǔ)言如何實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的內(nèi)存池

更新時(shí)間：2021年08月02日 12:49:16 作者：浮云流響

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于C語(yǔ)言如何實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的內(nèi)存池的相關(guān)資料,設(shè)計(jì)內(nèi)存池的目標(biāo)是為了保證服務(wù)器長(zhǎng)時(shí)間高效的運(yùn)行,通過(guò)對(duì)申請(qǐng)空間小而申請(qǐng)頻繁的對(duì)象進(jìn)行有效管理,減少內(nèi)存碎片的產(chǎn)生,合理分配管理用戶內(nèi)存,需要的朋友可以參考下

前言

在編程過(guò)程中，尤其是對(duì)于C語(yǔ)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(shí)，就會(huì)使用malloc實(shí)現(xiàn)。但是通過(guò)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(qǐng)、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(huì)這樣，我想主要是內(nèi)存利用率與性能的一個(gè)平衡。如果操作系統(tǒng)很摳門，肯定會(huì)把內(nèi)存分配的邏輯算的很嚴(yán)密，“見縫插針”這四個(gè)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(guò)很長(zhǎng)的使用，內(nèi)存上會(huì)遍布“針眼”，但是由于針眼普遍很小，當(dāng)你再去插一個(gè)較粗的針的時(shí)候，往往很久“插不進(jìn)去”。因?yàn)樾枰袛噙@么多針眼哪個(gè)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(huì)有很大的提高呢？答案絕對(duì)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(tái)式機(jī)服務(wù)器都汗顏。

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

內(nèi)存時(shí)原理說(shuō)明

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

定義一個(gè)大的字符數(shù)組，模擬一塊內(nèi)存池。
讓alloc對(duì)一個(gè)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(gè)函數(shù)私有的數(shù)組。
由于alloc和afree處理的對(duì)象是指針而不是數(shù)組下標(biāo)，因此，其他函數(shù)無(wú)需知道該數(shù)組的名字，這樣可以在alloc和afree處理的對(duì)象是指針而不是數(shù)組下標(biāo)，因此，其他函數(shù)無(wú)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(qǐng)一個(gè)指向操作系統(tǒng)申請(qǐng)一個(gè)指向無(wú)名存儲(chǔ)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(gè)空閑單元。當(dāng)調(diào)用alloc申請(qǐng)n個(gè)字符時(shí)空間時(shí)，alloc檢查allocbuf中的下一個(gè)空閑單元。當(dāng)調(diào)用alloc申請(qǐng)n個(gè)字符的空間時(shí)，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(jiǎn)易內(nèi)存池的實(shí)現(xiàn)原理圖：

其實(shí)這個(gè)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(chǔ)區(qū) */ 

static char *allocp = allocbuf; 		/* 下一個(gè)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(chǔ)區(qū) */ 
{ 
	if(p >= allocbuf && p < allocbuf + ALLOCSIZE ) 
		allocp = p;
}

總結(jié)

到此這篇關(guān)于C語(yǔ)言如何實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的內(nèi)存池的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)內(nèi)存池內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！