我正在使用 boost.pool,但我不知道何时使用boost::pool<>::malloc
and boost::pool<>::ordered_malloc
?
所以,
boost::pool<>::malloc
和有什么区别boost::pool<>::ordered_malloc
?我应该什么时候使用
boost::pool<>::ordered_malloc
?
首先,我们应该知道 Boost Pool 库背后的基本思想:simple_segregated_storage
它类似于单链表,负责将内存块划分为固定大小的块:
内存池保存一个空闲的内存块列表。所以我们提到了块和块:内存池使用new
或malloc
分配一个内存块并将其划分为许多具有相同大小的内存块。
假设地址是8对齐的,4个字节用于存储下一个块的地址,那么一个内存块(8字节* 32个块)如下(内存地址只是为了说明问题,不是真实的):
现在,假设用户分配了两次 8 字节内存,因此使用了块:[0xDD00,0xDD08)、[0xDD08,0xDD10)。一段时间后,用户在 [0xDD00,0xDD08) 处释放内存,因此该块将回到空闲列表。现在块是这样的:
之后用户在 [0xDD08,0xDD10) 处释放内存,将这个块放回列表中的最简单方法是更新指向它的first
指向它,时间复杂度恒定。这simple_segregated_storage<T>::free()
正是这样做的:
void free BOOST_PREVENT_MACRO_SUBSTITUTION(void * const chunk)
{ //! Free a chunk.
//! \pre chunk was previously returned from a malloc() referring to the same free list.
//! \post !empty()
BOOST_POOL_VALIDATE_INTERNALS
nextof(chunk) = first;
first = chunk;
BOOST_POOL_VALIDATE_INTERNALS
}
之后,列表将是这样的:
现在我们注意到,在这些操作之后,块列表并没有按照它们的地址排序!
如果我们想在取消分配时保留顺序,请调用pool<>::ordered_free()
而不是按pool<>::free()
正确的顺序将内存放回列表中。现在我们已经知道内存池中的顺序是什么,让我们深入研究boost::pool<>::malloc
and的源代码boost::pool<>::ordered_malloc
:
void * malloc BOOST_PREVENT_MACRO_SUBSTITUTION()
{
if (!store().empty())
return (store().malloc)();
return malloc_need_resize();
}
void * ordered_malloc()
{
if (!store().empty())
return (store().malloc)();
return ordered_malloc_need_resize();
}
正如我们所看到的,它们仅在内存块列表中没有空闲块时有所不同。在这种情况下,它分配一个新的内存块,将其空闲列表合并到池的空闲列表中,这两种方法的区别在于boost::pool<>::ordered_malloc
在合并空闲列表时保持顺序。
以上是问题1。
那么,为什么顺序很重要?!似乎内存池与无序块完美配合!
首先,如果我们想找到 n 个块的连续序列,有序的空闲列表会更容易。其次,我们看一下 : 的派生类boost::pool
,boost::object_pool
它提供了在销毁对象时自动销毁未释放对象的功能,object_pool
同时您也可以手动销毁对象,例如:
class X { … };
void func()
{
boost::object_pool<X> alloc;
X* obj1 = alloc.construct();
X* obj2 = alloc.construct();
alloc.destroy(obj2);
}
上面的代码是可以的,没有内存泄漏或双重删除!这个魔法是怎么boost::object_pool
做到的?让我们找到析构函数的实现boost::object_pool
(我的机器上有 boost 1.48):
template <typename T, typename UserAllocator>
object_pool<T, UserAllocator>::~object_pool()
{
#ifndef BOOST_POOL_VALGRIND
// handle trivial case of invalid list.
if (!this->list.valid())
return;
details::PODptr<size_type> iter = this->list;
details::PODptr<size_type> next = iter;
// Start 'freed_iter' at beginning of free list
void * freed_iter = this->first;
const size_type partition_size = this->alloc_size();
do
{
// increment next
next = next.next();
// delete all contained objects that aren't freed.
// Iterate 'i' through all chunks in the memory block.
for (char * i = iter.begin(); i != iter.end(); i += partition_size)
{
// If this chunk is free,
if (i == freed_iter)
{
// Increment freed_iter to point to next in free list.
freed_iter = nextof(freed_iter);
// Continue searching chunks in the memory block.
continue;
}
// This chunk is not free (allocated), so call its destructor,
static_cast<T *>(static_cast<void *>(i))->~T();
// and continue searching chunks in the memory block.
}
// free storage.
(UserAllocator::free)(iter.begin());
// increment iter.
iter = next;
} while (iter.valid());
// Make the block list empty so that the inherited destructor doesn't try to
// free it again.
this->list.invalidate();
#else
// destruct all used elements:
for(std::set<void*>::iterator pos = this->used_list.begin(); pos != this->used_list.end(); ++pos)
{
static_cast<T*>(*pos)->~T();
}
// base class will actually free the memory...
#endif
}
它遍历内存块列表中的所有块(list
的数据成员boost::pool<>
,保存从系统分配的所有内存块的位置和大小)以查找其中的任何块是否也显示在空闲列表中,如果没有,调用对象的析构函数,然后释放内存。所以它有点像std::set_intersection()那样得到两个集合的交集!如果列表是排序的,这样做会快得多。实际上,在 中boost::object_pool<>
,需要顺序,公共成员函数:boost::object_pool<>::malloc()
并分别boost::object_pool<>::free()
调用boost::pool<>::ordered_malloc()
和boost::pool<>::ordered_free()
:
element_type * malloc BOOST_PREVENT_MACRO_SUBSTITUTION()
{ //! Allocates memory that can hold one object of type ElementType.
//!
//! If out of memory, returns 0.
//!
//! Amortized O(1).
return static_cast<element_type *>(store().ordered_malloc());
}
void free BOOST_PREVENT_MACRO_SUBSTITUTION(element_type * const chunk)
{ //! De-Allocates memory that holds a chunk of type ElementType.
//!
//! Note that p may not be 0.\n
//!
//! Note that the destructor for p is not called. O(N).
store().ordered_free(chunk);
}
所以对于问题 2:你不需要boost::pool<>::ordered_malloc
在大多数情况下使用。