c++内存管理

c++内存管理_复习

news2024/11/25 6:46:10

new与placement new
- new：
  - 先调用operator new(大小)，而operator new()会调用malloc尝试分配内存，失败则调用_callnewh()来释放内存，直至分配成功
    - 可以设置分配失败的处理函数：将写好的处理函数作为参数传入set_new_handler即可
  - 然后将得到的指针转型
  - 最后通过指针调用构造函数
- placement new
  - 先调用operator new(大小, address)，该带2个参数的函数直接返回buf，不做任何改动，即不分配内存。
  - 然后将得到的指针转型
  - 最后通过指针调用构造函数

总结：new会分配内存后调用构造函数，而placement new相当于只是调用构造函数。因此我们可以像下面这样模拟new的行为：
模拟new和delete

容器的内存分配方式
当元素放入容器时，容器也需要为其分配一块空间，但其不是用的new和delete，而是将其包装在construct()和destroy()函数中

设计一个内存池

重载局部的operator new()

方法1：单独多使用一些指针来将空闲块连成链表
下面在节点中使用next指针来将小块链接起来

void* A::operator new(size_t size)
{
	cout << "局部new" << endl;
	A* p;
	if (!A::freeStore)
	{
		//申请一大块空间
		//A::freeStore = (A*)malloc(size * Chunk);
		A::freeStore = reinterpret_cast<A*>(new char[Chunk*size]);
		p = A::freeStore;//初始化p指针也指向头节点
		//串成链表
		for (int i = 0; i < Chunk; i++)
		{
			p->next = p + 1;//地址增大4，就是一个A的大小
			p = p->next;
		}
		p->next = NULL;
	}
	//把链表头部的空闲块拿出来用
	p = A::freeStore;
	A::freeStore = A::freeStore->next;
	return p;
}

使用嵌入式指针：也就是指针临时借用一下空闲块里的空间，等到需要分配出去使用时就正常使用即可。
下面的rep和next占用同一片空间

class A
{
private://数据
	struct Airplane//占8字节
	{
		int miles;
		char type;
	};
private:
	union
	{
		Airplane rep;
		A* next;
	};
	static A* freeStore;//指向链表的头部的指针
	static const int Chunk = 3;//内存池容纳几个
public:
	static void* operator new(size_t size);
	static void operator delete(void* ptr);
	void set(int m, char t)....
	void show()....
};

重载局部的operator delete()

采用头插法，将空闲块插入到链表头

void A::operator delete(void* ptr)
{
	cout << "局部delete" << endl;
	//头插法
	static_cast<A*>(ptr)->next = A::freeStore;
	A::freeStore = static_cast<A*>(ptr);
}

c语言版本的内存池

先写个宏定义

#define malloc(mp, size) _malloc(mp, size)
#define free(mp, ptr) _free(mp, ptr)

定义一个大的内存块，这里称其为页

typedef struct mempool_s
{
    int block_size;//一小块的大小
    int free_count;//该页内剩余空闲块的个数
    void *mem;//指向该页首地址
    void *ptr;//指向该页中最新创建的块的地址(即下次要分配出去内存的块)
} mempool_t;

写一个内存池初始化函数，将128个小块串成链表

int memp_init(mempool_t *mp, size_t block_size)
{
    printf("block_size: %ld\n", block_size);
    if (!mp) return -1;
    memset(mp, 0, sizeof(mempool_t));

    mp->block_size = block_size;
    mp->free_count = MEM_PAGE_SIZE / block_size;
    mp->mem = malloc(MEM_PAGE_SIZE);
    if(!mp->mem) return -1;
    mp->ptr = mp->mem;
    //把该页中的128块串成链表
    char *ptr = mp->ptr;//ptr指针指向第1块
    for (int i = 0; i < mp->free_count; i++)
    {
        //使用2级指针：一级指针ptr，(char**)ptr将其强转为指向char*的指针，
        //*(char**)ptr为其指向的char*地址，将该地址赋值为ptr所指块的下一块地址
        *(char**)ptr = ptr + block_size;
        ptr += block_size;
    }
    *(char**)ptr = NULL;//最后一块的前几个字节保存的是NULL
    return 0;
}