c++中怎么实现一个简单的内存池_c++内存池设计与实现思路-C++-PHP中文网

c++中怎么实现一个简单的内存池_c++内存池设计与实现思路

裘德小鎮的故事

发布： 2025-10-14 10:07:01

原创

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内存池通过预分配大块内存并管理空闲链表，减少new/delete开销。1. 初始化时分配连续内存并构建空闲链表；2. allocate从链表取块；3. deallocate回收块至链表；4. 配合placement new和显式析构实现对象构造/销毁分离；适用于固定大小对象的高频创建与销毁场景。

c++中怎么实现一个简单的内存池_c++内存池设计与实现思路

在C++中实现一个简单的内存池，核心目标是减少频繁调用new和delete带来的性能开销，通过预先分配一大块内存，然后在需要时从中分配小块，避免系统调用的开销。下面是一个基础但实用的内存池设计与实现思路。

内存池的基本设计思路

内存池的本质是“预分配 + 管理 + 复用”。它在初始化时申请一块较大的连续内存空间，之后对象的创建直接从这块空间中划分，销毁时并不真正释放内存，而是标记为空闲供后续复用。

适用于以下场景：

频繁创建和销毁相同或固定大小的对象
对性能要求高，希望减少堆碎片和分配延迟

不适合变长对象或大小差异大的对象（除非分桶管理）。

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关键组件与实现步骤

一个简单内存池通常包含以下几个部分：

内存块管理：维护一个空闲链表，记录可用内存块的位置
内存分配：从空闲链表中取出一块返回
内存回收：将使用完的内存块重新插入空闲链表
对象构造/析构分离：使用placement new和显式析构函数

// 示例：固定大小内存池（以int为例）

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#include <iostream>
#include <cstdlib>
<p>class SimpleMemoryPool {
private:
struct Block {
Block* next;
};</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>char*   pool;       // 内存池起始地址
Block*  freeList;   // 空闲块链表
size_t  blockSize;  // 每个块大小
size_t  numBlocks;  // 块数量

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public: SimpleMemoryPool(size_t count, size_t size) : blockSize(size), numBlocks(count) { // 确保每个块至少能放下一个指针（用于链表） if (blockSize < sizeof(Block)) { blockSize = sizeof(Block); }

    pool = new char[blockSize * numBlocks];
    freeList = nullptr;

    // 将所有块链接成空闲链表
    for (size_t i = 0; i < numBlocks; ++i) {
        Block* block = reinterpret_cast<Block*>(pool + i * blockSize);
        block->next = freeList;
        freeList = block;
    }
}

~SimpleMemoryPool() {
    delete[] pool;
}

// 分配一个内存块
void* allocate() {
    if (!freeList) return nullptr;
    Block* block = freeList;
    freeList = freeList->next;
    return block;
}

// 回收内存块
void deallocate(void* ptr) {
    if (ptr == nullptr) return;
    Block* block = static_cast<Block*>(ptr);
    block->next = freeList;
    freeList = block;
}

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};

结合对象构造使用的示例

内存池只负责内存分配，对象的构造和析构需手动控制：

int main() {
    // 创建可容纳100个int的内存池
    SimpleMemoryPool pool(100, sizeof(int));
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>// 使用内存池分配并构造对象
int* a = new (pool.allocate()) int(42);
int* b = new (pool.allocate()) int(84);

std::cout << *a << ", " << *b << "\n";

// 显式调用析构（对POD类型可省略）
a->~int();
b->~int();

// 将内存归还给池
pool.deallocate(a);
pool.deallocate(b);

return 0;

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}