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我想提高 list 和 map 的特定用法的性能，其中项目的数量有大约 100000 的硬限制。STL 默认分配器显然不是这种情况下的最佳选择，因为清理所有成千上万的小物体都需要很长时间（> 10秒！）。更不用说所有其他潜在问题了。

所以很明显，为了改善这一点，我可以预先分配正确的内存量来包含所有列表/映射节点。到目前为止，我已经能够实现默认分配器的工作版本（通过从 std::allocator_traits 派生），它为每个节点使用 alloc/free。但我正在努力找出如何修改它以允许“有状态”使用，例如，我非常简单的堆栈：

using namespace std;
class MemPoolStack
{
public:
    size_t Size;
    size_t Mult;
    size_t Total;
    size_t Top;
    size_t Last;
    unique_ptr<byte[]> Data;
    unique_ptr<size_t[]> Nexts;

    MemPoolStack(size_t size, size_t mult) :
        Size(size),
        Mult(mult),
        Total(size * mult),
        Top(0),
        Last(0),
        Data(new byte[Total]),
        Nexts(new size_t[Size])
    {
    }
    size_t& Next(size_t i)
    {
        return *(Nexts.get() + i);
    }
    void* Pop()
    {
        byte* p = nullptr;
        if(Top<Size)
        {
            p = Data.get() + (Top * Mult);
            bool last = (Top==Last);
            size_t next = last ? Top+1 : Next(Top);
            if(last) Next(Top) = next;
            Top = next;
            if(Top>Last) Last=Top;
        }
        else
        {
            p = nullptr;
        }
        return p;
    }
    bool Push(void* p)
    {
        ptrdiff_t diff = (byte*)p - Data.get();
        size_t index = ((size_t)diff / Mult);
        if(diff>=0 && index<Size)
        {
            Next(index) = Top;
            Top = index;
            return true;
        }
        return false;
    }
};

template <class T> struct MemPool
{
    typedef T value_type;
    MemPool() throw() {}
    template <class U> MemPool (const MemPool<U>&) throw() {}
    template <class U> struct rebind { typedef MemPool<U> other; }; //off-topic: why doesn't allocator_traits define this?
    T* allocate (size_t n) 
    {
        return static_cast<T*>(malloc(n*sizeof(T))); 
    }
    void deallocate (T* p, size_t n) 
    { 
        free(p); 
    }
};

template <class T, class U>
bool operator== (const MemPool<T>&, const MemPool<U>&) throw()
{return true;}

template <class T, class U>
bool operator!= (const MemPool<T>&, const MemPool<U>&) throw()
{return false;}

我正在实例化我的列表和地图，如下所示：

list<TKey, MemPool<TKey>> Keys;
map<TKey, MapType, less<TKey>, MemPool<MapType>> Map;

它MemPoolStack本身并不是真正的问题，它可能有错误，但这只是为了举例。关键是MemPoolStack该类将 a 存储unique_ptr到预分配的内存中，以及一些其他成员变量。

那里的问题是我需要MemPoolStack在MemPool类中对我有一些引用，以便 Visual C++11 映射或列表可以构造我的分配器的所有不同方式都以MemPoolStack每个列表或映射一个实例结束。然后我可以使用MemPoolStack::Pop()inMemPool::allocate()和MemPoolStack::Push()in MemPool::deallocate()。

我还需要一种方法来最初构造我的分配器，指定大小。我尝试放入shared_ptr<MemPoolStack>，MemPool但当列表决定调用分配器的默认构造函数时它最终迷路了......

我也愿意放弃所有这些代码，以获得原始问题的良好替代解决方案。

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2 回答 2

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由于您想要一个底层池，并且可以复制和重新绑定分配器，因此您不能将状态直接存储在分配器中。

您可以做的是将指针（或 a shared_ptr）存储到您的状态，以便分配器的副本浅拷贝指针，引用相同的底层池。

请注意，您需要为分配器编写一个默认构造函数，并让它创建一个新的后备池，或者您需要创建一个具有特定后备池的分配器实例并将其传递给容器构造函数。

所以这：

list<TKey, MemPool<TKey>> Keys;

将默认构造一个分配器（类似于MemPool<list<TKey>::node>），并且该分配器实例将必须创建自己的支持状态；而这：

list<TKey, MemPool<TKey>> MoreKeys(Keys);

将通过您必须提供的方法复制该原始分配器实例select_on_container_copy_construction() const（因此您可以使两个容器及其单独的分配器实例共享同一个池）；最后是这个：

map<TKey, MapType, less<TKey>, MemPool<MapType>> Map(MemPool<MapType>(my_pool));

将使用指定的后备池。

于 2013-12-18T13:51:57.470 回答
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好的，所以我已经开始工作了，一旦我的脑细胞因无用而被激活。

这是分配器的代码（我省略了MemPoolStack这里，因为它没有改变并且可能无论如何都被破坏了，这是我的下一个任务 - 但这里的问题是获得一个工作状态分配器）：

template <class T> struct MemPool
{
    typedef T value_type;
    shared_ptr<MemPoolStack> Stack; //My allocator's state goes here!
    template <class U> MemPool (const MemPool<U>& p) throw()
    {
        if(p.Stack->Mult!=sizeof(U))
        {
            throw runtime_error("Can't rebind MemPool to another size object. Sorry.");
        }
        Stack = p.Stack; //interestingly, this constructor is used by std::map but not std::list
    }
    template <class U> struct rebind { typedef MemPool<U> other; }; //off-topic: maybe they fixed this one in VS2019?
    MemPool(size_t count) :
        Stack(new MemPoolStack(count, sizeof(T))) //I can allocate the memory here!
    {
    }
    T* allocate (size_t n) 
    {
        //Now I can return Stack->Pop() here instead of using malloc!
        if(n!=1) throw runtime_error("MemPool can only allocate one item at a time. Sorry.");
        return static_cast<T*>(Stack->Pop());
        //return static_cast<T*>(malloc(n*sizeof(T)));  
    }
    void deallocate (T* p, size_t n) 
    { 
        ///Can use Stack->Push() here instead of free!
        if(n!=1) throw runtime_error("MemPool can only deallocate one item at a time. Sorry.");
        Stack->Push(static_cast<void*>(p));
        //free(p);
    }
};

template <class T, class U>
bool operator== (const MemPool<T>&, const MemPool<U>&) throw()
{return true;}

template <class T, class U>
bool operator!= (const MemPool<T>&, const MemPool<U>&) throw()
{return false;}

然而，我对这一切的实例化现在有点啰嗦了：

typedef pair<size_t, typename list<TKey>::iterator> MapType;
typedef MemPool<_Tree_node<pair<TKey,MapType>,void*>> MapPoolType;
typedef MemPool<_List_node<TKey,void*>> ListPoolType;

list<TKey, ListPoolType> Keys(ListPoolType(capacity+10));
map<TKey, MapType, less<TKey>, MapPoolType> Map(MapPoolType(capacity+10));
//I use list/map capacity+10 because the containers like a few free nodes to themselves.
//Probably should investigate further as to what these numbers actually need to be.

在中设置断点MemPool::allocate()表明该Stack成员现在总是被填充。

太好了，C++11 万岁！

于 2013-12-18T15:19:12.627 回答