三、定长内存池

我们知道申请内存使用的是malloc，malloc其实就是一个通用的大众货，什么场景下都可以使用，而什么场景下都可以用就意味着什么场景下都不会有很高的性能，下面我们就先来设计一个定长内存池作为一个开胃菜，当然这个定长内存池在后面的高并发内存池中也是有价值的，所以学习他目的有两层，第一是先熟悉一下简单内存池是如何控制的，第二是它会作为我们后面内存池的一个基础组件。

#pragma once

#include <iostream>
#include <assert.h>
using std::cout;
using std::endl;


#include "Common.h"

#ifdef _WIN32
#include <windows.h>
#endif // _WIN32

inline static void* SystemAlloc(size_t Kpage)
{
#ifdef _WIN32

	void* ptr= VirtualAlloc(0, Kpage * (1 << 13), MEM_COMMIT | MEM_RESERVE,PAGE_READWRITE);
#else
	//其他环境
#endif // _WIN32

	if (ptr == nullptr)
	{
		throw std::bad_alloc();
	}

	return ptr;
}

template <class T>
class ObjectPool
{
public:
	T* New()
	{
		T* obj = nullptr;

		//如果在自由链表中有还回来的内存块，则优先使用
		if (_freeList != nullptr)
		{
			//从_freeList链表头删一个内存块，顺便返回
			//_freeList指向的是自由链表的头上的小对象，这个小对象
			//的前4个或者8个字节(看机器环境)存放着下一个小对象的地址
			//*(void**)就拿到了下一个小对象的地址
			void* next = *(void**)_freeList;

			//取_freeList自由链表的头上T类型大小个字节赋值给obj即可
			obj = (T*)_freeList;

			//把_freeList更新为next相当于在_freeList中头删一个小对象
			_freeList = next;
		}
		else
		{
			//如果剩余的内存不够一个对象的大小，则需要重新向堆申请内存
			if (_RemainBytes < sizeof(T))
			{
				_RemainBytes = 128 * 1024;
				//_memory = (char*)malloc(_RemainBytes);

				//按页为单位向堆申请内存，一页8k，1k是1024字节，所以一页是2^13次方字节
				//所以字节数_Remaintypes右移13位就得到页数
				//直接调用系统调用接口SystemAlloc向堆申请内存，使它完全脱离开malloc函数
				_memory = (char*)SystemAlloc(_RemainBytes >> 13);
				if (_memory == nullptr)
				{
					//申请内存失败就抛异常
					throw std::bad_alloc();
				}
			}
			//在_memory中切一个T类型大小的对象给obj
			obj = (T*)_memory;
			//如果T的的大小太小的话就要多给一点内存，使它拥有能够放下一个指针变量大小的空间
			size_t objSize = sizeof(T) > sizeof(void*) ? sizeof(T) : sizeof(void*);
			//切走了一块空间就要使地址+=一个对象大小
			_memory += objSize;
			//剩余的字节数也要-=一个对象的大小
			_RemainBytes -= objSize;
		}

		//对已有的内存，利用定位new调用T的默认构造函数初始化
		new(obj)T;

		return obj;
	}

	void Delete(T* obj)
	{
		//显式调用T的析构函数清理还回来的内存块的资源
		obj->~T();

		//把还回来的内存块头插到自由链表中
		*(void**)obj = _freeList;
		_freeList = obj;
	}
private:
	char* _memory = nullptr;//向堆申请的大块内存
	void* _freeList = nullptr;//用完之后还回来的内存块连接而成的自由链表
	size_t _RemainBytes = 0;//申请的大块内存用过之后剩余的字节数
};