C++内存池和自定义分配器使用方法-C++-PHP中文网

C++内存池和自定义分配器使用方法

P粉602998670

发布： 2025-09-02 08:05:01

原创

707人浏览过

内存池通过预分配大块内存并切分为固定大小块，减少系统调用和碎片，提升频繁分配释放小对象的性能。结合自定义分配器可集成到STL容器中，适用于对象大小相近、生命周期短的场景，如游戏粒子或网络包处理。实现时需注意内存对齐、块大小匹配、线程安全及调试机制，确保高效稳定。

c++内存池和自定义分配器使用方法

C++中内存池和自定义分配器能显著提升频繁分配释放小对象场景下的性能。它们通过减少系统调用、降低内存碎片来优化内存管理。下面介绍基本概念和实用方法。

内存池的基本原理与实现

内存池预先分配一大块内存，按固定大小切分成多个块，供后续快速分配。适用于对象大小相近、生命周期短的场景，比如游戏中的粒子对象或网络包处理。

一个简单的内存池实现：

class MemoryPool {
    struct Block {
        Block* next;
    };
    char* pool;
    Block* freeList;
    size_t blockSize;
    size_t poolSize;
    size_t numBlocks;
<p>public:
MemoryPool(size_t count, size_t size)
: blockSize((size + 7) & ~7), // 8字节对齐
poolSize(count <em> blockSize),
numBlocks(count) {
pool = new char[poolSize];
freeList = reinterpret_cast<Block</em>>(pool);
for (size_t i = 0; i < numBlocks - 1; ++i) {
freeList[i].next = &freeList[i + 1];
}
freeList[numBlocks - 1].next = nullptr;
}</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>~MemoryPool() {
    delete[] pool;
}

void* allocate() {
    if (!freeList) return nullptr;
    Block* block = freeList;
    freeList = freeList->next;
    return block;
}

void deallocate(void* ptr) {
    if (ptr) {
        Block* block = static_cast<Block*>(ptr);
        block->next = freeList;
        freeList = block;
    }
}

登录后复制

};

立即学习“C++免费学习笔记（深入）”；

使用时，调用

allocate()

登录后复制

和

deallocate()

登录后复制

即可快速获取和归还内存，避免频繁调用

new/delete

登录后复制

。

自定义分配器与STL容器结合

C++标准库容器支持自定义分配器，通过替换默认的

std::allocator

登录后复制

，可以将内存池集成到

std::vector

登录后复制

、

std::list

登录后复制

等容器中。

通义听悟

阿里云通义听悟是聚焦音视频内容的工作学习AI助手，依托大模型，帮助用户记录、整理和分析音视频内容，体验用大模型做音视频笔记、整理会议记录。

查看详情

定义一个适配内存池的分配器：

template<typename T>
class PoolAllocator {
    MemoryPool* pool;
public:
    using value_type = T;
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>PoolAllocator(MemoryPool* p) : pool(p) {}

template<typename U>
PoolAllocator(const PoolAllocator<U>& other) : pool(other.pool) {}

T* allocate(size_t n) {
    if (n == 1) return static_cast<T*>(pool->allocate());
    throw std::bad_alloc(); // 只支持单对象分配
}

void deallocate(T* p, size_t n) {
    if (n == 1) pool->deallocate(p);
}

bool operator==(const PoolAllocator& other) const {
    return pool == other.pool;
}

bool operator!=(const PoolAllocator& other) const {
    return !(*this == other);
}

登录后复制

};

立即学习“C++免费学习笔记（深入）”；

在容器中使用：

MemoryPool pool(1000, sizeof(int));
PoolAllocator<int> alloc(&pool);
std::vector<int, PoolAllocator<int>> vec(alloc);
vec.push_back(42); // 内存来自内存池

登录后复制

实际使用建议

使用内存池和自定义分配器时注意以下几点：

确保内存池块大小对齐，避免未对齐访问影响性能
内存池适合固定大小对象，若对象大小差异大，可设计多级池
分配器需实现完整的STL分配器接口，包括
```
allocate
```
登录后复制
、
```
deallocate
```
登录后复制
、
```
operator==
```
登录后复制
等
线程安全需自行保证，可在分配/释放时加锁，或为每个线程分配独立池
调试阶段可加入内存标记和检查机制，防止越界或重复释放