内存池:简单的内存池的实现

转载自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_46ed82810100ch8h.html

当频繁地用malloc申请内存，然后再用free释放内存时，会存在两个主要问题。第一个问题是频繁的分配释放内存可能导致系统内存碎片过多；第二个问题是分配释放内存花费的时间可能比较多（这个问题不太明显）。这个时候我们就可以考虑使用内存池了。

最朴素的内存池思想就是，首先你向系统申请一块很大的内存（这块内存因为很大，以致于我们常称它为memory pool），然后你在上面实现类似于malloc和free等操作。当你需要分配内存时，你用自己的类malloc函数从内存池上取一小块给使用者(后文称之为小内存块)，当用类free函数释放从内存池上取得的内存时，这个小内存块也并不归还给系统，而只是还给内存池。

最近写telnet还原程序，写了个简易内存池，和大家分享下。

这个内存池提供这样的功能：i）提供类malloc函数mem_alloc从内存池上获取固定大小的内存，提供类free函数mem_free释放内存到内存池中；ii）内存池初始大小为某个固定大小（BUF_SIZE）的n倍，当内存池中的内存不够用时，内存池能以一定步长增长直到无系统内存。

要实现这些功能，首先应该用一个数据结构（mem_node_t）将内存池中的各个小内存块挂起来；然后为了使内存池能够以一定步长增长，我们要能分配多个大的内存块（即多个小内存池），为了能顺利的管理各个大的内存块，需要一个数据结构（mem_block_t）来记录这些信息；最后，内存池的当前状态（包括可分配的空闲链表，空闲的小内存块的个数等）是我们感兴趣的东西，所以用数据结构（mem_pool_t）来记录。

typedef union _mem_node
{
union _mem_node *next;
char buf[BUF_SIZE];
}mem_node_t, *pmem_node_t;

typedef struct _mem_block
{
mem_node_t *node_head;
mem_node_t *node_tail;
int node_cnt;
struct _mem_block *next;
}mem_block_t, *pmem_block_t;

typedef struct _mem_pool
{
mem_block_t *block_head;
mem_block_t *block_tail;
mem_node_t *free_head;
int block_cnt;
int free_cnt;
int base;
int step;
}mem_pool_t, *pmem_pool_t;

然后提供了一些操作函数：mem_pool_init用来初始化内存池；mem_pool_destroy用来释放内存池，将内存池所占空间归还系统；print_mem_pool_info用来打印内存池的信息；mem_alloc，用来从内存池上分配小内存块；mem_free，将小内存块归还给内存池。

mem_alloc和mem_free操作的就是内存池的空闲链表，前者从空闲链表取一个结点，后者将一个结点插入空闲链表。而这个空闲链表是由mem_pool_init初始化的，而且当内存池增长时，即增加新的大内存块时，我们将大内存块上的小内存块也挂接到这个空闲链表上来。需要注意的是小内存块的数据结构用了联合，这是因为小内存块要么是挂接在空闲链表上，要么是分配给了用户，必居且只能居这两种状态之一,这个数据结构可根据需求适当改进。

在码代码之前，要补充说明的是，不少内存池都提供了分配不同大小的内存块的功能，将多个不同大小的本内存池链接起来也可实现这些功能，改动是比较容易的^_^

最后，本内存池在vc6下验证当频繁分配释放100字节大小的内存时，本内存池效率约是直接malloc和free的10倍，当分配大”湫∈保时扔兴档停狈峙浯笮≡龃笫保时扔兴撸峙1000字节大小的内存时，效率比约为100。

代码。



#ifndef _MEM_POOL_H_

#define _MEM_POOL_H_

#define BUF_SIZE 100

#define BASE_COUNT 10000

#define STEP_COUNT 1000

typedef union _mem_node

{

union _mem_node *next;
char buf[BUF_SIZE];
}mem_node_t, *pmem_node_t;

typedef struct _mem_block
{
mem_node_t *node_head;
mem_node_t *node_tail;
int node_cnt;
struct _mem_block *next;
}mem_block_t, *pmem_block_t;

typedef struct _mem_pool
{
mem_block_t *block_head;
mem_block_t *block_tail;
mem_node_t *free_head;
int block_cnt;
int free_cnt;
int base;
int step;
}mem_pool_t, *pmem_pool_t;

int mem_pool_init(int base, int step);

void mem_pool_destroy(void);

void print_mem_pool_info(void);

void *mem_alloc(void);

void mem_free(void *ptr);

#endif

/************************mem_pool.c************************