一个极简内存池实现(基于First Fit算法, 可扩展)

要一口气预分配大内存来管理

• 18-1-7 12.53 增加了自动扩展 (内存池耗尽时自动新扩展一个mempoolsize大小的内存)
• 18-5-27 1.10 改进输出信息 增强测试程序(详见main.cpp)
• 19-3-18 11.05 改进格式, 修复潜在bug
• 19-4-1 20:46 增加线程安全选项, 修改了自动扩展逻辑.
• 19-10-14 21:44 reformat 修改多线程启用模式(详见下面Tips), 移除Calloc

• 伙伴内存管理
• 读写锁

• run_single_test 运行单线程测试
• run_multi_test 运行多线程测试
• run_example 运行example.c

#include "memorypool.h"
#include <stdio.h>

struct TAT
{
    int T_T;
};

mem_size_t max_mem = 2*GB + 1000*MB + 1000*KB;
mem_size_t mem_pool_size = 1*GB + 500*MB + 500*KB;

int main()
{
    MemoryPool *mp = MemoryPoolInit(max_mem, mem_pool_size);
    struct TAT *tat = (struct TAT *)MemoryPoolAlloc(mp, sizeof(struct TAT));
    tat->T_T = 2333;
    printf("%d\n", tat->T_T);
    MemoryPoolFree(mp, tat);
    MemoryPoolClear(mp);
    MemoryPoolDestroy(mp);
    return 0;
}

• 预定义宏

KB MB GB

• 内存池

mem_size_t => unsigned long long

MemoryPoolInit 参数(mem_size_t maxmempoolsize, mem_size_t mempoolsize)

maxmempoolsize: 内存池字节数上限

mempoolsize: 内存池字节数 (maxmempoolsize与mempoolsize不相等时会自动扩展, 直到上限)

MemoryPoolAlloc 行为与系统malloc一致(参数多了一个)

MemoryPoolFree 行为与系统free一致(返回值0为正常)

MemoryPool* MemoryPoolInit   (mem_size_t maxmempoolsize, mem_size_t mempoolsize);
void*       MemoryPoolAlloc  (MemoryPool *mp, mem_size_t wantsize);
int         MemoryPoolFree   (MemoryPool *mp, void *p);
MemoryPool* MemoryPoolClear  (MemoryPool *mp);
int         MemoryPoolDestroy(MemoryPool *mp);

• 获取内存池信息

MemoryPoolGetUsage 获取当前内存池已使用内存比例

MemoryPoolGetProgUsage 获取内存池中真实分配内存比例(除去了内存池管理结构占用的内存)

// 总空间
mem_size_t GetTotalMemory(MemoryPool* mp);
// 实际分配空间
mem_size_t GetUsedMemory     (MemoryPool *mp);
float      MemoryPoolGetUsage(MemoryPool *mp);
// 数据占用空间
mem_size_t GetProgMemory     (MemoryPool *mp);
float      MemoryPoolGetProgUsage(MemoryPool *mp);

• 可通过注释test.c里的#include "memorypool.h"来切换对比系统malloc free和内存池
• 线程安全(需通过提供编译选项-D _Z_MEMORYPOOL_THREAD_或者memorypool.h文件增加#define _Z_MEMORYPOOL_THREAD_)
• 多食用MemoryPoolClear (多线程情况下慎用)
• 在 2GB 数据量 顺序分配释放 的情况下比系统malloc free平均快 30%-50% (食用MemoryPoolClear效果更明显)
• mem_size_t使用unsigned long long以支持4GB以上内存管理
• 大量小块内存分配会有 20%-30% 内存空间损失(用于存储管理结构体)