c++中如何实现一个简单的内存池 _c++内存池实现方法-C++-PHP中文网

c++中如何实现一个简单的内存池 _c++内存池实现方法

冰火之心

发布： 2025-10-19 12:15:01

原创

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答案：C++内存池通过预分配大块内存并划分为固定大小槽来减少new/delete开销。使用空闲链表管理可用槽，分配时从链表取头，释放时插回。示例模板用联合体实现对象存储与节点链接复用，配合placement new调用构造函数，适用于频繁创建销毁小对象场景，需注意线程安全与析构处理。

c++中如何实现一个简单的内存池 _c++内存池实现方法

在C++中实现一个简单的内存池，主要是为了减少频繁调用new和delete带来的性能开销，尤其适用于需要频繁创建和销毁小对象的场景。下面介绍一种基础但实用的内存池实现方法。

内存池的基本思路

内存池预先分配一大块内存，然后按固定大小划分为多个槽（slot），每个槽可以存放一个对象。当用户请求内存时，直接从空闲槽中返回一个；释放时，将内存归还给池子而不是真正释放给系统。

关键点：

预分配：一次性申请大块内存
固定大小：每个对象占用相同空间，便于管理
空闲链表：用指针连接所有空闲块，分配时取头，释放时插回

代码实现示例

以下是一个简化版本的内存池模板，适用于固定大小的对象：

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template <typename T, size_t BlockSize = 4096>
class MemoryPool {
private:
    struct Node {
        Node* next;
    };
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>union Slot {
    T data;
    Node node;
};

Slot* memory_;
Node* free_list_;
size_t pool_size_;

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public: MemoryPool() : memory_(nullptr), freelist(nullptr), poolsize(0) { allocateBlock(); }

~MemoryPool() {
    while (memory_) {
        Slot* temp = memory_ + BlockSize;
        delete[] reinterpret_cast<char*>(memory_);
        memory_ = reinterpret_cast<Slot*>(temp);
    }
}

T* allocate() {
    if (!free_list_) {
        allocateBlock();
    }
    Node* slot = free_list_;
    free_list_ = free_list_->next;
    return reinterpret_cast<T*>(slot);
}

void deallocate(T* ptr) {
    Node* node = reinterpret_cast<Node*>(ptr);
    node->next = free_list_;
    free_list_ = node;
}

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private: void allocateBlock() { char raw = new char[BlockSize sizeof(Slot)]; Slot block = reinterpret_cast<Slot>(raw);

    for (size_t i = 0; i < BlockSize - 1; ++i) {
        block[i].node.next = &block[i + 1].node;
    }
    block[BlockSize - 1].node.next = nullptr;

    // 插入空闲链表头部
    if (free_list_) {
        block[BlockSize - 1].node.next = free_list_;
    }
    free_list_ = &block[0].node;

    // 保存内存块用于析构
    reinterpret_cast<Slot*>(block + BlockSize) = memory_;
    memory_ = block;
    pool_size_ += BlockSize;
}

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};

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使用方式

这个内存池可以用在自定义类中，配合operator new重载：

class MyClass {
private:
    static MemoryPool<MyClass> pool_;
<p>public:
void* operator new(size<em>t size) {
return pool</em>.allocate();
}</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>void operator delete(void* ptr) {
    pool_.deallocate(static_cast<MyClass*>(ptr));
}

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};

// 静态成员定义 MemoryPool<MyClass> MyClass::pool_;

这样，所有new MyClass都会从内存池分配，提升效率。