### 简单内存池的实现（C++）
#### 概述
本文将详细介绍一个简单的内存池实现方式，该内存池使用C++语言编写。内存池是一种数据结构，用于预先分配固定大小的内存块，从而避免频繁地进行内存分配与释放操作带来的性能开销。在多线程环境下，内存池还能提高并发性能。
#### 核心概念
在深入讨论代码实现之前，我们需要了解几个关键概念：
- **内存池节点** (`MemStr`): 每个内存池节点代表一个可用或已分配的内存块。它包含以下字段：
- `InUse`: 表示内存块是否已被使用（0表示未使用，1表示正在使用，2表示刚被释放）。
- `pNext`: 指向下一个内存池节点的指针。
- `ThisSize`: 当前内存块的大小。
- `pBefore`: 指向前一个内存池节点的指针。
- **系统内存节点** (`MemList`): 代表从系统堆上分配的大块内存，每个系统内存节点包含以下字段：
- `pThis`: 系统内存块的起始地址。
- `pNext`: 指向下一个系统内存节点的指针。
- **MyMem类**: 这个类负责管理内存池，包括内存的初始化、增长、删除等操作。主要成员变量如下：
- `nInitSize`: 内存池的初始大小。
- `nGrowSize`: 内存池增长时的基数。
- `vPointerList`: 存储从系统堆上分配的内存地址列表。
- `vStartPointer`: 内存池的起始地址。
#### 代码解析
1. **MyMem.h**
在`MyMem.h`中定义了内存池的基本结构和接口。通过`#pragma once`确保头文件只被编译一次。
```cpp
#pragma once
// 内存池节点头
typedef struct MemStr {
__int32 InUse; // 内存块是否在使用
MemStr* pNext; // 前一个内存池节点的地址
__int32 ThisSize; // 内存块的大小
MemStr* pBefore; // 后一个内存池节点的地址
} m_MemStr, *pMyMem; // 系统内存节点
// 系统内存节点
typedef struct MemList {
char* pThis; // 系统内存块的起始地址
MemList* pNext; // 下一个系统内存节点的地址
} m_MemList, *pMemList;
class MyMem {
public:
int nInitSize; // 内存池初始化大小
int nGrowSize; // 内存池每次增长时数值的基数
char* vPointerList; // 系统内存链表
char* vStartPointer; // 内存池的起始地址
// 构造函数和析构函数
MyMem(void);
~MyMem(void);
// 公有成员函数
int MemInit(); // 初始化内存池
int MemGrow(int, char*); // 增大内存池
int MemDelete(); // 删除内存池
char* MyNew(int NewSize); // 分配内存
int MyDelete(char* vPointer); // 释放内存
int MyMemset(char* vPointer, char c); // 设置内存
int MyMemcpy(char* vDestPointer, char* vSrcPointer); // 复制内存
};
```
2. **MyMem.cpp**
在`MyMem.cpp`文件中实现了内存池的核心逻辑。例如，`MemInit()`方法用于初始化内存池：
```cpp
int MyMem::MemInit() {
// 初始化内存池
vStartPointer = NULL;
if (nInitSize > sizeof(m_MemStr) && nInitSize < INT_MAX) {
vStartPointer = new char[nInitSize];
if (vStartPointer == NULL) {
return -3;
}
} else {
if (nInitSize > INT_MAX) {
return -1; // 申请内存空间过大
} else {
return -2; // 申请内存空间过小
}
}
pMyMem p = (pMyMem)vStartPointer;
p->InUse = 0;
p->pBefore = NULL;
// 更多初始化代码...
}
```
其他方法如`MyNew()`、`MyDelete()`、`MyMemset()`等提供了基本的内存管理功能，包括内存的分配、释放、初始化等。
#### 总结
本内存池实现了基本的内存管理和分配功能，适用于需要频繁分配和释放相同大小内存的应用场景。通过预分配内存并复用空闲内存块，能够显著提高程序运行效率。虽然本文仅提供了核心部分的代码片段，但足以理解其工作原理和技术细节。在未来版本中，还可以增加更多高级特性，如内存碎片整理、内存块自动释放等功能，以满足更为复杂的内存管理需求。
