內(nèi)存池

內(nèi)存池是為了解決大量malloc，free，導(dǎo)致的某些內(nèi)存碎片。統(tǒng)一管理起來，比較方便。
基本思想是，根據(jù)要分配的內(nèi)存，分為大塊內(nèi)存和小塊內(nèi)存。

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1. 大塊內(nèi)存直接用鏈表管理。
2. 小塊內(nèi)存，我這里設(shè)置為4k大小，內(nèi)部再用一個(gè)一個(gè)小節(jié)點(diǎn)鏈表。
   大概的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：
   

1.核心的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1. 小片內(nèi)存（4k以內(nèi)）節(jié)點(diǎn)，第一個(gè)成員last， 是當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的首地址，end是指該4k內(nèi)存的最后一段地址。

   struct  mp_node_s{unsigned char *last; //當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的位置
       unsigned char *end; //當(dāng)前分配的內(nèi)存（小于等于4k）最后一位
       struct mp_node_s *next;//指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)
       size_t failed=0;//失敗次數(shù)
   };

2. 大片內(nèi)存：

   struct mp_large_s{struct mp_large_s *next;//下個(gè)節(jié)點(diǎn)
       void *alloc;//分配的內(nèi)存
   
   };

3. 池節(jié)點(diǎn)：其其核心思想就是將分配的內(nèi)存組織起來

   struct mp_pool_s {struct mp_large_s *large;
       struct mp_node_s *head;
       struct mp_node_s *current; //指向當(dāng)前的節(jié)點(diǎn)
   
       int max;
   };

2. 流程

1. 創(chuàng)建池，先創(chuàng)建出一個(gè)32位對齊的內(nèi)存塊，這個(gè)內(nèi)存塊是size大小，再加上mp_pool_s這個(gè)結(jié)構(gòu)體的本身大小.
   

   #define MP_ALIGNMENT       		32
   #define MP_PAGE_SIZE			4096
   #define MP_MAX_ALLOC_FROM_POOL	(MP_PAGE_SIZE-1)
   
   struct mp_pool_s *mp_create_pool(size_t size) {struct mp_pool_s *p;
   	int ret = posix_memalign((void **)&p, MP_ALIGNMENT, size + sizeof(struct mp_pool_s) + sizeof(struct mp_node_s));
   	if (ret) {return NULL;
   	}
   	
   	p->max = (size< MP_MAX_ALLOC_FROM_POOL) ? size : MP_MAX_ALLOC_FROM_POOL;//小與4k，就用原本的大小，大于4k,那么限制為4k-1
   	p->current = p->head; //將當(dāng)前結(jié)點(diǎn)指向池的頭部
   	p->large = NULL;
   
   	p->head->last = (unsigned char *)p + sizeof(struct mp_pool_s) + sizeof(struct mp_node_s); //當(dāng)前頭部
   	p->head->end = p->head->last + size;
   
   	p->head->failed = 0;
   
   	return p;
   
   }

2. 分配內(nèi)存函數(shù)，分為，①分配大塊內(nèi)存; ②分配小內(nèi)存節(jié)點(diǎn)時(shí)，考慮兩種情況，小內(nèi)存塊還夠用，小內(nèi)存塊不夠用了，得分配新的小內(nèi)存塊。

   void *mp_alloc(struct mp_pool_s *pool, size_t size) {unsigned char *m;
   	struct mp_node_s *p;
   //小于等于小內(nèi)存塊大小的
   	if (size<= pool->max) {//就在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)后分配內(nèi)存
   		p = pool->current;
   //遍歷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)后的節(jié)點(diǎn)，查找有沒有適合大小的內(nèi)存塊
   		do {	
   			m = mp_align_ptr(p->last, MP_ALIGNMENT);
   	//分配范圍，依然還在內(nèi)存塊范圍的，就不新分配新塊了，就地分配
   			if ((size_t)(p->end - m) >= size) {		p->last = m + size;
   				return m;
   			}
   			p = p->next;
   		} while (p);
   //沒有合適大小的內(nèi)存塊，直接創(chuàng)建一塊新小內(nèi)存塊
   		return mp_alloc_block(pool, size);
   	}
   //分配大塊內(nèi)存
   	return mp_alloc_large(pool, size);
   	
   }

3. 新建一個(gè)≤4k的小內(nèi)存塊

#define mp_align(n, alignment) (((n)+(alignment-1)) & ~(alignment-1))
#define mp_align_ptr(p, alignment) (void *)((((size_t)p)+(alignment-1)) & ~(alignment-1))

static void *mp_alloc_block(struct mp_pool_s *pool, size_t size) {

	unsigned char *m;//
	struct mp_node_s *h = pool->head; //頭部的小內(nèi)存節(jié)點(diǎn)
	size_t psize = (size_t)(h->end - (unsigned char *)h); //獲取小內(nèi)存塊大小
	//為m分配出一個(gè)內(nèi)存
	int ret = posix_memalign((void **)&m, MP_ALIGNMENT, psize); //先分配出一個(gè)“頁”（<=4k）
	if (ret) return NULL;

	struct mp_node_s *p, *new_node, *current; 
	new_node = (struct mp_node_s*)m; //

	new_node->end = m + psize;
	new_node->next = NULL;
	new_node->failed = 0;
//在分配好的小內(nèi)存塊中，分配一塊節(jié)點(diǎn)內(nèi)存size
	m += sizeof(struct mp_node_s);
	m = mp_align_ptr(m, MP_ALIGNMENT);
	new_node->last = m + size; //last指向節(jié)點(diǎn)內(nèi)存的末尾

	current = pool->current;
//遍歷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)后的節(jié)點(diǎn)，如果有失敗大于4次的節(jié)點(diǎn)，就把池的當(dāng)前節(jié)點(diǎn)指向失敗大于4次的節(jié)點(diǎn)
//4是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值
	for (p = current; p->next; p = p->next) {
		if (p->failed++ >4) {
			current = p->next;
		}
	}
	p->next = new_node; //將最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)的next指向新分配的內(nèi)存塊

	pool->current = current ? current : new_node; 

	return m;

}
```

4. 創(chuàng)建大塊內(nèi)存，非常好理解，一個(gè)單鏈表，沒什么好說的

   static void *mp_alloc_large(struct mp_pool_s *pool, size_t size) {void *p = malloc(size); //直接分配內(nèi)存
   	if (p == NULL) return NULL;
   
   	size_t n = 0;
   	struct mp_large_s *large;
   	for (large = pool->large; large; large = large->next) {if (large->alloc == NULL) {	large->alloc = p;
   			return p;
   		}
   		if (n ++ >3) break;
   	}
   //large結(jié)構(gòu)體本身也是存在小內(nèi)存塊里的
   	large = mp_alloc(pool, sizeof(struct mp_large_s));
   	if (large == NULL) {free(p);
   		return NULL;
   	}
   
   	large->alloc = p;
   	large->next = pool->large;
   	pool->large = large;
   
   	return p;
   }

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