c++怎么实现一个简单的内存池_c++自定义内存池实现思路与示例-C++-PHP中文网

c++怎么实现一个简单的内存池_c++自定义内存池实现思路与示例

冰火之心

发布： 2025-10-26 20:38:02

原创

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答案：内存池通过预分配大块内存并维护空闲链表，实现固定大小对象的高效分配与回收，减少new/delete开销和内存碎片。1. 启动时分配连续内存；2. 用链表管理空闲块；3. 分配取链表头，O(1)时间；4. 回收时挂回链表；5. 示例中MemoryPool类管理Widget对象，提升频繁创建销毁场景性能。

c++怎么实现一个简单的内存池_c++自定义内存池实现思路与示例

在C++中实现一个简单的内存池，主要目的是减少频繁调用new和delete带来的性能开销，同时降低内存碎片。内存池预先分配一大块内存，然后按需从中分配小块，适用于频繁申请、释放固定大小对象的场景。

内存池的基本设计思路

一个简单的内存池可以管理固定大小的内存块。核心思想如下：

预分配大块内存：启动时一次性申请一大段连续内存。
维护空闲链表：将空闲的内存块用指针连接起来，形成链表。
分配时从链表取块：分配操作只需取出链表头节点，O(1)时间完成。
回收时挂回链表：释放内存不归还系统，而是重新链接到空闲链表。

代码实现示例

以下是一个简化版的固定大小内存池实现：

#include <iostream>
#include <cstdlib>
<p>class MemoryPool {
private:
struct Block {
Block* next;
};</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>Block* freeList;
char* memory;
size_t blockSize;
size_t poolSize;

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public: MemoryPool(size_t count, size_t size) : blockSize(size), poolSize(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*);
    }

    // 一次性分配所有内存
    memory = new char[blockSize * poolSize];
    freeList = nullptr;

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

~MemoryPool() {
    delete[] memory;
    memory = nullptr;
    freeList = nullptr;
}

void* allocate() {
    if (!freeList) {
        return nullptr; // 池已满
    }
    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;
    }
}

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};

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使用示例

假设我们要频繁创建和销毁某个类的对象：

class Widget {
    int x, y;
public:
    Widget(int a = 0, int b = 0) : x(a), y(b) {
        std::cout << "Widget 构造\n";
    }
    ~Widget() {
        std::cout << "Widget 析构\n";
    }
};
<p>// 使用内存池分配 Widget 对象
int main() {
MemoryPool pool(10, sizeof(Widget));</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>// 分配内存并构造对象
void* mem1 = pool.allocate();
void* mem2 = pool.allocate();

Widget* w1 = new (mem1) Widget(1, 2);
Widget* w2 = new (mem2) Widget(3, 4);

// 显式调用析构
w1->~Widget();
w2->~Widget();

// 回收内存
pool.deallocate(w1);
pool.deallocate(w2);

return 0;

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}