写在前面

本文的内存池代码是改编自Nginx的内存池源码，思路几乎一样。由于Nginx源码的变量命名我不喜欢，又没有注释，看得我很难受。想自己写一版容易理解的代码。这应该是全网独一份的超详细版本了（笑~）.

应用场景

写内存池的原理之前，按照惯例先说内存池的应用场景。

为什么我们需要内存池？

因为malloc等分配内存的方式，需要涉及到系统调用sbrk，频繁地malloc和free会消耗系统资源。

既然如此，我们就预先在用户态创建一个缓存空间，作为内存池。

每次malloc的时候，从用户态的内存池中获得分配的内存，不走系统调用，就能像赛车加氮气一样超级加速内存管理。

2.如果频繁地malloc和free，由于malloc的地址是不确定的，因为每次malloc的时候，会先在freelist中找一个适合其大小的块，如果找不到，才会调用sbrk直接拓展堆的内存边界。（freelist是之前free掉的内存，内核会将其组织成一个链表，留待下次malloc的时候查找使用。）

因为不确定，所以容易产生内存碎片。

如果我们需要4个字节的空间，却因为malloc的位置随机分配在这个滑稽的位置，就导致虽然我们有2+2的空间但是只能望洋兴叹的尴尬处境。

Nginx内存池的特点

nginx中线程池与内存池都是池，核心思想都是对系统的资源调度起一个缓冲的作用，但是多少还是有点区别。

对于线程池来说，两队列+中枢的架构，在不同公司的框架实现都大同小异。

但是内存池却是在不同的框架中，实现不尽相同。

为什么会有区别，根本原因是面向的实际业务不同，从而导致不同公司的内存池会灵活变通，有各自鲜明的特点。

在Nginx的服务器中，每当有一个客户端connect进来后，就会为其单独创建一个内存池，用于recv和send的缓冲区buffer。

所以Nginx的内存池的特点是，其包含了两种内存分配方式，大内存和小内存使用不同的数据结构来存储。从而适应客户端不同的请求，如果只是一些简单的表单，就用小内存，如果是上传下载大文件，就用大内存。

同时Nginx的内存池还有一个重要的特点：不像线程池会回收利用所有线程，Nginx的内存池不回收小内存的buffer，只回收大内存的buffer。

同样是出于实际业务的考虑，每个内存池都对应一个客户，那么一个客户端产生的小内存碎片自然不会太多，即使不回收，也不会有太大代价。

同时tcp本身就有keep-alive机制，超过一定时间就断开，Nginx是典型的将不同客户端分发到多进程的网络模型，连接断开，进程结束，从而对应的内存池会释放，相当于一次性回收所有的大小内存。

但是在连接中大内存因为占用空间大，Nginx觉得还是有必要回收，所以只做了回收大内存这个接口。

相关视频推荐

200行代码实现slab，开启内存池的内存管理（准备linux环境）

这是见过讲解nginx内存池，线程池最详细的视频

2.7w行nginx源码，这样读会节省很多时间

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数据结构

我们先讲核心的，小内存的实现。

首先整个内存池pool中有两条链，一条是big block链，一条是small block链。

一个small block我们可以看做是一个小缓冲区，而整条链的小缓冲区串起来组成一个大缓冲区，就是内存池了。

small block数据结构如下：

class small_block{
public:
    char * cur_usable_buffer;
    char * buffer_end;
    small_block * next_block;
    int no_enough_times;
};

cur_usable_buffer：指向该block的可用buffer的首地址
buffer_end：指向该block的buffer的结尾地址
next_block: 指向block链的下一个small block
no_enough_times：每次分配内存，都要顺着small block链，找链中的每个小缓冲区看是否有足够分配的内存，如果在该block没找到，就会将该值+1，代表没有足够空间命中的次数。

对于small block，我们看它的格局要更上层一点，达到看山不是山，看水不是水的境界，因为它不仅仅是单独的block对象，还代表了后面跟着的buffer，当链中所有小缓冲区都不够位置分配新的空间时，就会创建新的small block，而创建的时候，会一次性创建small_block+buffer_capacity大小的空间。

为什么要这么设置，而不是先malloc一个small_block，再malloc一个small_buffer，别问，问就是不优雅，像这样分配内存，相当于两个连在一起形成一个整块，很舒适，适合强迫症，而不是东一块随机地址，西一块随机地址，那还叫池吗？干脆叫地下水管道吧，一堆支流。

我们不需要在small_block的数据结构中存buffer的首地址指针，因为很自然的是，我们拿到small_block的指针后自然也就拿到了buffer的首地址指针

即 buffer_head_ptr = (char*)small_block + sizeof(small_block);

small_block中各指针的指向：

然后是整个内存池pool的数据结构

class memory_pool{
public:
    size_t small_buffer_capacity;
    small_block * cur_usable_small_block;
    big_block * big_block_start;
    small_block small_block_start[0];
//-----------------------------上面是成员，下面是api--------------------------------------------
    static memory_pool * createPool(size_t capacity);
    static void destroyPool(memory_pool * pool);
    static char* createNewSmallBlock(memory_pool * pool,size_t size);
    static char* mallocBigBlock(memory_pool * pool,size_t size);
    static void* poolMalloc(memory_pool * pool,size_t size);
    static void freeBigBlock(memory_pool * pool, char *buffer_ptr);
};

small_buffer_capacity：对于Nginx的内存池，每个small buffer的大小都是一样的，所以该值代表了small buffer的容量，在创建内存池的时候作为参数确定。
cur_usable_small_block：每次要分配小内存的时候，并不会从头开始找合适的空间，而是从这个指针指向的small_block开始找。
big_block_start：big block链的链头
small_block_start：small block的链头。

这里要提一点的是，该类的最后一个成员small_block_start，其为一个长度为0的数组，这在C99中是一种柔性数组的写法，所以比较吃编译器，我是在linux环境下编译，没什么问题，但是vs环境可能会报错，如果报错就设置长度为1。

为什么要这么设置，后面讲第一个api createPool 的时候会说。

还有全员使用静态成员方法也是与此有关，因为Nginx是纯C写的，我使用静态成员方法也是一种兼容C的面向过程函数的变种吧（笑~）。

最后是big block的数据结构

class big_block{
public:
    char * big_buffer;
    big_block * next_block;
};

big_buffer：大内存buffer的首地址
next_block：因为big block也是链式结构，指向下一个big block

big block最简单，因为Nginx似乎不在乎big block优不优雅了，其big_block和big_buffer的地址就是分开的，不会连在一起。

接口实现

创建内存池 createPool：

这里需要再次提到刚刚的柔性数组，small_block_start

Nginx希望创建内存池pool的时候，不是单独一个孤零零的pool对象，而是创建pool的同时，就创建第一个small_block，而创建一个新的small_block又需要同步建立一个small_buffer，而Nginx希望这三个对象的内存是连起来的，如图所示，于是优雅再次出现。

柔性数组的意义在于，我们希望在memory_pool保留一个指针锚点来指向第一个small_block而不是通过刚刚的指针加法来找到small_block的首地址，那便使用一个0长度的数组作为这个锚点。

这样malloc整段内存，small_block就会接在memory_pool的后面，且以small_block_start的形式成为pool的成员，实际上small_block_start长度为0是不占pool的内存空间的。

而为什么使用静态成员函数也是这个原因，使用柔性数组必须保证其位置定义在整个类的内存空间的末尾，静态函数虽然在类中声明，但是实际会存放在静态区中保存，不占用类的内存。

//-创建内存池并初始化，api以静态成员(工厂)的方式模拟C风格函数实现
//-capacity是buffer的容量，在初始化的时候确定，后续所有小块的buffer都是这个大小
memory_pool * memory_pool::createPool(size_t capacity){
    //-我们先分配一大段连续内存,该内存可以想象成这段内存由pool+small_block+small_block_buffers三个部分组成.
    //-为什么要把三个部分(可以理解为三个对象)用连续内存来存,因为这样整个池看起来比较优雅.各部分地址不会天女散花地落在内存的各个角落.
    size_t total_size = sizeof(memory_pool)+sizeof(small_block)+capacity;
    void *temp = malloc(total_size);
    memset(temp,0,total_size);

    memory_pool * pool = (memory_pool*)temp;
    fprintf(stdout,"pool address:%p\n",pool);
    //-此时temp是pool的指针，先来初始化pool对象
    pool ->small_buffer_capacity = capacity;
    pool ->big_block_start = nullptr;
    pool ->cur_usable_small_block = (small_block*)(pool->small_block_start);

    //-pool+1的1是整个memory_pool的步长，别弄错了。此时sbp是small_block的指针
    small_block * sbp = (small_block*)(pool+1);
    fprintf(stdout,"first small block address:%p\n",sbp);
    //-初始化small_block对象
    sbp -> cur_usable_buffer = (char*)(sbp+1);
    fprintf(stdout,"first small block buffer address:%p\n",sbp->cur_usable_buffer);
    sbp -> buffer_end = sbp->cur_usable_buffer+capacity;//-第一个可用的buffer就是开头，所以end=开头+capacity
    sbp -> next_block = nullptr;
    sbp -> no_enough_times = 0;

    return pool;
};

代替malloc的分配内存的接口：poolMalloc

第一步，我们判断poolMalloc的size是一个大内存还是小内存。

如果是大内存就走mallocBigBlock这个api。

如果是小内存，就从cur_usable_small_block这个small block开始找足够的空间去分配内存，注意并不是从small block链的开头开始寻找。因为大概率cur_usable_small_block之前的所有small block都已经分配完了，所以为了提高命中效率，需要这样一个指针指向寻找的开始。

对于每个small block，我们直接用buffer_end 和 cur_usable_buffer相减就可以得到一个small buffer的剩余容量去判断是否能分配。

如果空间足够，就从cur_usable_buffer开始分配size大小的空间，并返回这段空间的首地址，同时更新cur_usable_buffer指向新的剩余空间。

如果直到链的末尾都没有足够的size大小的空间，那就需要创建新的small block，走createNewSmallBlock这个api。

//-分配内存
void* memory_pool::poolMalloc(memory_pool * pool,size_t size){
    //-先判断要malloc的是大内存还是小内存
    if(sizesmall_buffer_capacity){//-如果是小内存
        //-从cur small block开始寻找
        small_block * temp = pool -> cur_usable_small_block;
        do{
            //-判断当前small block的buffer够不够分配
            //-如果够分配,直接返回
            if(temp->buffer_end-temp->cur_usable_buffer>size){
                char * res = temp->cur_usable_buffer;
                temp -> cur_usable_buffer = temp->cur_usable_buffer+size;
                return res;
            }
            temp = temp->next_block;
        }while (temp);
        //-如果最后一个small block都不够分配，则创建新的small block;
        //-该small block在创建后,直接预先分配size大小的空间,所以返回即可.
        return createNewSmallBlock(pool,size);
    }
    //-分配大内存
    return mallocBigBlock(pool,size);
}

创建新的小内存块：createNewSmallBlock

首先创建一个smallblock和连带的buffer，还是如这张图所示：

因为我们创建的目的是为了分配size空间，所以初始化后，便预留size大小的buffer，对cur_usable_buffer进行更新。

值得提的是，每次到了创建新的small block的环节，就意味着目前链上的small buffer空间已经都分配得差不多了，可能需要更新cur_usable_small_block，这就需要用到small block的no_enough_times成员，将cur_usable_small_block开始的每个small block的该值++，Nginx设置的经验值阈值是4，超过4，意味着该block不适合再成为寻找的开始了，需要往后继续尝试。

//-当所有small block都没有足够空间分配，则创建新的small block并分配size空间，返回分配空间的首指针
char* memory_pool::createNewSmallBlock(memory_pool * pool,size_t size){
    //-先创建新的small block，注意还有buffer
    size_t malloc_size = sizeof(small_block)+pool->small_buffer_capacity;
    void * temp = malloc(malloc_size);
    memset(temp,0,malloc_size);

    //-初始化新的small block
    small_block * sbp = (small_block *)temp;
    fprintf(stdout,"new small block address:%p\n",sbp);
    sbp -> cur_usable_buffer = (char*)(sbp+1);//-跨越一个small_block的步长
    fprintf(stdout,"new small block buffer address:%p\n",sbp->cur_usable_buffer);
    sbp -> buffer_end = (char*)temp+malloc_size;
    sbp -> next_block = nullptr;
    sbp -> no_enough_times = 0;
    //-预留size空间给新分配的内存
    char* res = sbp -> cur_usable_buffer;//-存个副本作为返回值
    sbp -> cur_usable_buffer = res+size;

    //-因为目前的所有small_block都没有足够的空间了。
    //-意味着可能需要更新线程池的cur_usable_small_block，也就是寻找的起点
    small_block * p = pool -> cur_usable_small_block;
    while(p->next_block){
        if(p->no_enough_times>4){
            pool -> cur_usable_small_block = p->next_block;
        }
        ++(p->no_enough_times);
        p = p->next_block;
    }

    //-此时p正好指向当前pool中最后一个small_block,将新节点接上去。
    p->next_block = sbp;

    //-因为最后一个block有可能no_enough_times>4导致cur_usable_small_block更新成nullptr
    //-所以还要判断一下
    if(pool -> cur_usable_small_block == nullptr){
        pool -> cur_usable_small_block = sbp;
    }
    return res;//-返回新分配内存的首地址
}

分配大内存空间：mallocBigBlock

如果size超过了预设的capacity，那就会走这个api。

其同样也是一个链式查找的过程，只不过比查找small block更快更粗暴。

big block链没有类似cur_usable_small_block这样的节点，只要从头开始遍历，如果有空buffer就返回该block，如果超过3个还没找到（同样是Nginx的经验值）就直接不找了，创建新的big block。

还有一点值得注意的是，big_buffer是个大内存，所以其是个malloc的随机地址，

但是big_block本身是一个小内存，那就不应该还是用随机地址，应该保存在内存池内部的空间。

所以这里有个套娃的内存池poolMalloc操作，用来分配big_block的空间。

//-分配大块的内存
char* memory_pool::mallocBigBlock(memory_pool * pool,size_t size){
    //-先分配size大小的空间
    void*temp = malloc(size);
    memset(temp, 0, size);

    //-从big_block_start开始寻找,注意big block是一个栈式链，插入新元素是插入到头结点的位置。
    big_block * bbp = pool->big_block_start;
    int i = 0;
    while(bbp){
        if(bbp->big_buffer == nullptr){
            bbp->big_buffer = (char*)temp;
            return bbp->big_buffer;
        }
        if(i>3){
            break;//-为了保证效率，如果找三轮还没找到有空buffer的big_block，就直接建立新的big_block
        }
        bbp = bbp->next_block;
        ++i;
    }

    //-创建新的big_block，这里比较难懂的点，就是Nginx觉得big_block的buffer虽然是一个随机地址的大内存
    //-但是big_block本身算一个小内存，那就不应该还是用随机地址，应该保存在内存池内部的空间。
    //-所以这里有个套娃的内存池malloc操作
    big_block* new_bbp = (big_block*)memory_pool::poolMalloc(pool,sizeof(big_block));
    //-初始化
    new_bbp -> big_buffer = (char*)temp;
    new_bbp ->next_block = pool->big_block_start;
    pool -> big_block_start = new_bbp;

    //-返回分配内存的首地址
    return new_bbp->big_buffer;
}

释放大内存：freeBigBlock：

由于big block是一个链式结构，所以要找到对应的buffer并free掉，就需要从这个链的开头开始遍历，一直到找到位置。

//-释放大内存的buffer，由于是一个链表，所以，确实，这是效率最低的一个api了
void memory_pool::freeBigBlock(memory_pool * pool, char *buffer_ptr){
    big_block* bbp = pool -> big_block_start;
    while(bbp){
        if(bbp->big_buffer == buffer_ptr){
            free(bbp->big_buffer);
            bbp->big_buffer = nullptr;
            return;
        }
        bbp = bbp->next_block;
    }
}

销毁线程池：destroyPool：

这个思路也很简单，pool中有两条链分别指向大内存和小内存，那么分别沿着这两条链去free掉内存即可，由于大内存的buffer和big block不是一起malloc的，所以只需要free掉buffer，而big block是分配在小内存池中的，所以，之后free掉小内存的时候会顺带一起free掉。

比较值得注意的一点是，small链的free不是从第一个small block开始的，而是第二个small block。如图所示，第一个small block的空间是和pool一起malloc出来的，不需要free，只要最后的时候free pool就会一起释放掉。

void memory_pool::destroyPool(memory_pool * pool){
    //-销毁大内存
    big_block * bbp = pool->big_block_start;
    while(bbp){
        if(bbp->big_buffer){
            free(bbp->big_buffer);
            bbp->big_buffer = nullptr;
        }
        bbp = bbp->next_block;
    }
    //-为什么不删除big_block节点？因为big_block在小内存池中，等会就和小内存池一起销毁了

    //-销毁小内存
    small_block * temp = pool -> small_block_start->next_block;
    while(temp){
        small_block * next = temp -> next_block;
        free(temp);
        temp = next;
    }
    free(pool);
}

测试代码

测试一下用内存池分配的地址是否如我们所设计的那样。

int main(){
    memory_pool * pool = memory_pool::createPool(1024);
    //-分配小内存
    char*p1 = (char*)memory_pool::poolMalloc(pool,2);
    fprintf(stdout,"little malloc1:%p\n",p1);
    char*p2 = (char*)memory_pool::poolMalloc(pool,4);
    fprintf(stdout,"little malloc2:%p\n",p2);
    char*p3 = (char*)memory_pool::poolMalloc(pool,8);
    fprintf(stdout,"little malloc3:%p\n",p3);
    char*p4 = (char*)memory_pool::poolMalloc(pool,256);
    fprintf(stdout,"little malloc4:%p\n",p4);
    char*p5 = (char*)memory_pool::poolMalloc(pool,512);
    fprintf(stdout,"little malloc5:%p\n",p5);

    //-测试分配不足开辟新的small block
    char*p6 = (char*)memory_pool::poolMalloc(pool,512);
    fprintf(stdout,"little malloc6:%p\n",p6);

    //-测试分配大内存
    char*p7 = (char*)memory_pool::poolMalloc(pool,2048);
    fprintf(stdout,"big malloc1:%p\n",p7);

    char*p8 = (char*)memory_pool::poolMalloc(pool,4096);
    fprintf(stdout,"big malloc2:%p\n",p8);

    //-测试free大内存
    memory_pool::freeBigBlock(pool, p8);

    //-测试再次分配大内存（我这里测试结果和p8一样）
    char*p9 = (char*)memory_pool::poolMalloc(pool,2048);
    fprintf(stdout,"big malloc3:%p\n",p9);

    //-销毁内存池
    memory_pool::destroyPool(pool);

    exit(EXIT_SUCCESS);
}

完整代码

// * 改编自nginx内程池，由于nginx源码纯C，我这里也用C接口进行内存管理。
// * 修改了很多nginx中晦涩的变量名，比较容易理解
#include
#include 
#include 
using namespace std;

class small_block{
public:
    char * cur_usable_buffer;
    char * buffer_end;
    small_block * next_block;
    int no_enough_times;
};

class big_block{
public:
    char * big_buffer;
    big_block * next_block;
};

class memory_pool{
public:
    size_t small_buffer_capacity;
    small_block * cur_usable_small_block;
    big_block * big_block_start;
    small_block small_block_start[0];
    static memory_pool * createPool(size_t capacity);
    static void destroyPool(memory_pool * pool);
    static char* createNewSmallBlock(memory_pool * pool,size_t size);
    static char* mallocBigBlock(memory_pool * pool,size_t size);
    static void* poolMalloc(memory_pool * pool,size_t size);
    static void freeBigBlock(memory_pool * pool, char *buffer_ptr);
};

//-创建内存池并初始化，api以静态成员(工厂)的方式模拟C风格函数实现
//-capacity是buffer的容量，在初始化的时候确定，后续所有小块的buffer都是这个大小
memory_pool * memory_pool::createPool(size_t capacity){
    //-我们先分配一大段连续内存,该内存可以想象成这段内存由pool+small_block+small_block_buffers三个部分组成.
    //-为什么要把三个部分(可以理解为三个对象)用连续内存来存,因为这样整个池看起来比较优雅.各部分地址不会天女散花地落在内存的各个角落.
    size_t total_size = sizeof(memory_pool)+sizeof(small_block)+capacity;
    void *temp = malloc(total_size);
    memset(temp,0,total_size);

    memory_pool * pool = (memory_pool*)temp;
    fprintf(stdout,"pool address:%p\n",pool);
    //-此时temp是pool的指针，先来初始化pool对象
    pool ->small_buffer_capacity = capacity;
    pool ->big_block_start = nullptr;
    pool ->cur_usable_small_block = (small_block*)(pool->small_block_start);

    //-pool+1的1是整个memory_pool的步长，别弄错了。此时sbp是small_block的指针
    small_block * sbp = (small_block*)(pool+1);
    fprintf(stdout,"first small block address:%p\n",sbp);
    //-初始化small_block对象
    sbp -> cur_usable_buffer = (char*)(sbp+1);
    fprintf(stdout,"first small block buffer address:%p\n",sbp->cur_usable_buffer);
    sbp -> buffer_end = sbp->cur_usable_buffer+capacity;//-第一个可用的buffer就是开头，所以end=开头+capacity
    sbp -> next_block = nullptr;
    sbp -> no_enough_times = 0;

    return pool;
};

//-销毁内存池
void memory_pool::destroyPool(memory_pool * pool){
    //-销毁大内存
    big_block * bbp = pool->big_block_start;
    while(bbp){
        if(bbp->big_buffer){
            free(bbp->big_buffer);
            bbp->big_buffer = nullptr;
        }
        bbp = bbp->next_block;
    }
    //-为什么不删除big_block节点？因为big_block在小内存池中，等会就和小内存池一起销毁了

    //-销毁小内存
    small_block * temp = pool -> small_block_start->next_block;
    while(temp){
        small_block * next = temp -> next_block;
        free(temp);
        temp = next;
    }
    free(pool);
}

//-当所有small block都没有足够空间分配，则创建新的small block并分配size空间，返回分配空间的首指针
char* memory_pool::createNewSmallBlock(memory_pool * pool,size_t size){
    //-先创建新的small block，注意还有buffer
    size_t malloc_size = sizeof(small_block)+pool->small_buffer_capacity;
    void * temp = malloc(malloc_size);
    memset(temp,0,malloc_size);

    //-初始化新的small block
    small_block * sbp = (small_block *)temp;
    fprintf(stdout,"new small block address:%p\n",sbp);
    sbp -> cur_usable_buffer = (char*)(sbp+1);//-跨越一个small_block的步长
    fprintf(stdout,"new small block buffer address:%p\n",sbp->cur_usable_buffer);
    sbp -> buffer_end = (char*)temp+malloc_size;
    sbp -> next_block = nullptr;
    sbp -> no_enough_times = 0;
    //-预留size空间给新分配的内存
    char* res = sbp -> cur_usable_buffer;//-存个副本作为返回值
    sbp -> cur_usable_buffer = res+size;

    //-因为目前的所有small_block都没有足够的空间了。
    //-意味着可能需要更新线程池的cur_usable_small_block，也就是寻找的起点
    small_block * p = pool -> cur_usable_small_block;
    while(p->next_block){
        if(p->no_enough_times>4){
            pool -> cur_usable_small_block = p->next_block;
        }
        ++(p->no_enough_times);
        p = p->next_block;
    }

    //-此时p正好指向当前pool中最后一个small_block,将新节点接上去。
    p->next_block = sbp;

    //-因为最后一个block有可能no_enough_times>4导致cur_usable_small_block更新成nullptr
    //-所以还要判断一下
    if(pool -> cur_usable_small_block == nullptr){
        pool -> cur_usable_small_block = sbp;
    }
    return res;//-返回新分配内存的首地址
}


//-分配大块的内存
char* memory_pool::mallocBigBlock(memory_pool * pool,size_t size){
    //-先分配size大小的空间
    void*temp = malloc(size);
    memset(temp, 0, size);

    //-从big_block_start开始寻找,注意big block是一个栈式链，插入新元素是插入到头结点的位置。
    big_block * bbp = pool->big_block_start;
    int i = 0;
    while(bbp){
        if(bbp->big_buffer == nullptr){
            bbp->big_buffer = (char*)temp;
            return bbp->big_buffer;
        }
        if(i>3){
            break;//-为了保证效率，如果找三轮还没找到有空buffer的big_block，就直接建立新的big_block
        }
        bbp = bbp->next_block;
        ++i;
    }

    //-创建新的big_block，这里比较难懂的点，就是Nginx觉得big_block的buffer虽然是一个随机地址的大内存
    //-但是big_block本身算一个小内存，那就不应该还是用随机地址，应该保存在内存池内部的空间。
    //-所以这里有个套娃的内存池malloc操作
    big_block* new_bbp = (big_block*)memory_pool::poolMalloc(pool,sizeof(big_block));
    //-初始化
    new_bbp -> big_buffer = (char*)temp;
    new_bbp ->next_block = pool->big_block_start;
    pool -> big_block_start = new_bbp;

    //-返回分配内存的首地址
    return new_bbp->big_buffer;
}

//-分配内存
void* memory_pool::poolMalloc(memory_pool * pool,size_t size){
    //-先判断要malloc的是大内存还是小内存
    if(sizesmall_buffer_capacity){//-如果是小内存
        //-从cur small block开始寻找
        small_block * temp = pool -> cur_usable_small_block;
        do{
            //-判断当前small block的buffer够不够分配
            //-如果够分配,直接返回
            if(temp->buffer_end-temp->cur_usable_buffer>size){
                char * res = temp->cur_usable_buffer;
                temp -> cur_usable_buffer = temp->cur_usable_buffer+size;
                return res;
            }
            temp = temp->next_block;
        }while (temp);
        //-如果最后一个small block都不够分配，则创建新的small block;
        //-该small block在创建后,直接预先分配size大小的空间,所以返回即可.
        return createNewSmallBlock(pool,size);
    }
    //-分配大内存
    return mallocBigBlock(pool,size);
}

//-释放大内存的buffer，由于是一个链表，所以，确实，这是效率最低的一个api了
void memory_pool::freeBigBlock(memory_pool * pool, char *buffer_ptr){
    big_block* bbp = pool -> big_block_start;
    while(bbp){
        if(bbp->big_buffer == buffer_ptr){
            free(bbp->big_buffer);
            bbp->big_buffer = nullptr;
            return;
        }
        bbp = bbp->next_block;
    }
}

int main(){
    memory_pool * pool = memory_pool::createPool(1024);
    //-分配小内存
    char*p1 = (char*)memory_pool::poolMalloc(pool,2);
    fprintf(stdout,"little malloc1:%p\n",p1);
    char*p2 = (char*)memory_pool::poolMalloc(pool,4);
    fprintf(stdout,"little malloc2:%p\n",p2);
    char*p3 = (char*)memory_pool::poolMalloc(pool,8);
    fprintf(stdout,"little malloc3:%p\n",p3);
    char*p4 = (char*)memory_pool::poolMalloc(pool,256);
    fprintf(stdout,"little malloc4:%p\n",p4);
    char*p5 = (char*)memory_pool::poolMalloc(pool,512);
    fprintf(stdout,"little malloc5:%p\n",p5);

    //-测试分配不足开辟新的small block
    char*p6 = (char*)memory_pool::poolMalloc(pool,512);
    fprintf(stdout,"little malloc6:%p\n",p6);

    //-测试分配大内存
    char*p7 = (char*)memory_pool::poolMalloc(pool,2048);
    fprintf(stdout,"big malloc1:%p\n",p7);

    char*p8 = (char*)memory_pool::poolMalloc(pool,4096);
    fprintf(stdout,"big malloc2:%p\n",p8);

    //-测试free大内存
    memory_pool::freeBigBlock(pool, p8);

    //-测试再次分配大内存（我这里测试结果和p8一样）
    char*p9 = (char*)memory_pool::poolMalloc(pool,2048);
    fprintf(stdout,"big malloc3:%p\n",p9);

    //-销毁内存池
    memory_pool::destroyPool(pool);

    exit(EXIT_SUCCESS);
}

c++代码实现一个高性能内存池(超详细版本)

写在前面

应用场景

Nginx内存池的特点

数据结构

接口实现

测试代码

完整代码

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