超级好用的C++实用库之动态内存池

概述

动态内存池是一种内存管理技术，主要用于提高程序在频繁进行小块内存分配和释放时的效率。相比于传统的malloc/free、new/delete、或其他动态内存分配函数，内存池预先申请一大块连续内存，并将这块大内存分割成多个固定大小或一定范围大小的小内存块，然后以池的方式管理和分发这些小内存块。

内存池一般包括：初始化、分配内存块、回收内存块以及整体释放等功能模块。具体实现时，可以通过数组、链表或树等多种数据结构来组织和追踪空闲内存块的状态。当请求分配内存时，从池中取出一个空闲块。当内存不再使用时，将其归还到内存池中，以便后续复用。

CHP_DynamicMemPool类

在C++中，并没有内置的内存池类。为了方便应用层使用内存池，我们封装了CHP_DynamicMemPool类。CHP_DynamicMemPool类是对动态内存池的封装，适用于需要频繁使用内存块，内存块的总数相对固定，但每个内存块的大小不一样的场景，一般会结合队列使用。CHP_DynamicMemPool类的头文件，可参考下面的示例代码。

#pragma once

#include <list>

#include "HP_Mutex.h"

class CHP_DynamicMemPool
{
public:
    CHP_DynamicMemPool();
    ~CHP_DynamicMemPool();

    void Init(unsigned int uiMaxBlockCount, bool bNeedLock = true);

    char *Alloc(unsigned int uiBytes);

    void Release(char *pBuf);

    void Reset();

    unsigned int GetTotalBlockCount();

    void GetCurBlockCount(unsigned int &uiUsedCount, unsigned int &uiFreeCount);

private:
    typedef struct _TDynamicMemBlock 
    {
        char *pBlock;
        unsigned int uiBlockLen;
    }TDynamicMemBlock;

    typedef std::list<TDynamicMemBlock> TDynamicMemBlockList;

    unsigned int m_uiMaxBlockCount;
    bool m_bNeedLock;
    TDynamicMemBlockList m_listUsed;
    TDynamicMemBlockList m_listFree;
    CHP_Mutex m_mutexBlockList;
};

CHP_DynamicMemPool类有6个公共成员函数，下面逐一进行介绍。

Init：初始化内存池，内存池中含有多个内存块，每个内存块的大小可能不一样。参数uiMaxBlockCount为内存块的最大个数，分配内存时，如果超过内存块的最大个数，则分配失败；参数bNeedLock表示是否需要加锁，默认值为true，如果应用层使用CHP_DynamicMemPool对象时已经加了锁，这里可以传入false。

Alloc：分配指定大小的buffer。内存池中含有一个已使用队列和一个空闲队列，分配buffer时，先从空闲队列中查找是否有符合条件的内存块。如果有，直接返回该内存块；如果没有，则检查所有内存块的数量是否超过内存块的最大个数。如果没有超过，则新建一个合适大小的内存块，并加入已使用队列中。如果超过，且空闲队列非空，则从空闲队列取一个内存块，并重新分配合适大小的内存。参数uiBytes为buffer的大小，单位为字节。返回非NULL表示成功，否则失败。

Release：释放buffer，将其从已使用队列放入到空闲队列中。参数pBuf为之前分配的的buffer指针。

Reset：重置内存池，会释放所有内存块中的内存。

GetTotalBlockCount：获取所有内存块的数量。

GetCurBlockCount：获取已使用内存块和空闲内存块的数量。参数uiUsedCount为已使用内存块的数量，参数uiFreeCount为空闲内存块的数量。