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Benjamin

靜以修身,儉以養(yǎng)德,非澹薄無以明志,非寧靜無以致遠(yuǎn)。
隨筆 - 398, 文章 - 0, 評論 - 196, 引用 - 0
數(shù)據(jù)加載中……

內(nèi)存池和placement new(布局new)

內(nèi)存分配(器)返回的是一塊沒有初始化的內(nèi)存,不返回對象;內(nèi)存分配(器)也不支持設(shè)置成虛指針,因為內(nèi)存分配是在構(gòu)造執(zhí)行后;
1 void* raw = allocate(sizeof(Foo));  // line 1
2  Foo* p = new(raw) Foo();            // line 2 
allocate就是一個簡單的內(nèi)存分配(器),上面的代碼使用了placement new來構(gòu)造對象。
下面一步就是做一個對象的內(nèi)存分配(器)-------------內(nèi)存池(類)
 1 class Pool {
 2  public:
 3    void* alloc(size_t nbytes);
 4    void dealloc(void* p);
 5  private:
 6    data members used in your pool object
 7  };
 8  
 9  void* Pool::alloc(size_t nbytes)
10  {
11    your algorithm goes here
12  }
13  
14  void Pool::dealloc(void* p)
15  {
16    your algorithm goes here
17  } 
分配對象使用下面的代碼
1  Pool pool;
2  
3  void* raw = pool.alloc(sizeof(Foo));
4  Foo* p = new(raw) Foo(); 
或者更簡單的代碼
Foo* p = new(pool.alloc(sizeof(Foo))) Foo(); 
這樣做的好處是可以使用N個內(nèi)存池而不是共享一塊大內(nèi)存,可以從內(nèi)存池中分配而不用釋放,一次釋放整個內(nèi)存池;也可以其中一部分做共享內(nèi)存而不用系統(tǒng)的共享內(nèi)存,從另一個角度來看,很多系統(tǒng)支持alloca()從stack中分配內(nèi)存塊,當(dāng)然這些內(nèi)存塊也會自動離開在函數(shù)返回時,無須delete;當(dāng)然也可以使用alloca()為(內(nèi)存)池分配一個大內(nèi)存塊,而無須調(diào)用delete,在這里析構(gòu)函數(shù)僅僅只是(deallocates)釋放分配的內(nèi)存。
下一步就是就是改變分配對象的語法:與其使用new(pool.alloc(sizeof(Foo))) Foo() 倒不如new(pool) Foo(),為此我們需要實現(xiàn)下面的函數(shù):
 inline void* operator new(size_t nbytes, Pool& pool)
 {
   return pool.alloc(nbytes);
 } 
現(xiàn)在看看這個new(pool)Foo(),它會調(diào)用operator new,通過sizeof(Foo)和pool兩個參量,下面看看如何析構(gòu)對象和釋放內(nèi)存,根據(jù)placement new的析構(gòu)方法,代碼如下:
 void sample(Pool& pool)
 {
   Foo* p = new(pool) Foo();
   
   p->~Foo();        // explicitly call dtor
   pool.dealloc(p);  // explicitly release the memory
 } 
但這樣做,會有下面幾個問題產(chǎn)生:
問題一:防止內(nèi)存泄露,在Foo* p = new Foo(),編譯器會產(chǎn)生類似下面的代碼來應(yīng)對構(gòu)造中的異常
 // This is functionally what happens with Foo* p = new Foo()
 
 Foo* p;
 
 // don't catch exceptions thrown by the allocator itself
 void* raw = operator new(sizeof(Foo));
 
 // catch any exceptions thrown by the ctor
 try {
   p = new(raw) Foo();  // call the ctor with raw as this
 }
 catch () {
   // oops, ctor threw an exception
   operator delete(raw);
   throw;  // rethrow the ctor's exception
 } 
問題是在deallocates(去分配)內(nèi)存時如發(fā)生異常,具體的說就是new的參數(shù)(調(diào)用placement(布局) new)時出現(xiàn)異常,此時編譯器不知所措,默認(rèn)就什么都不做。
 // This is functionally what happens with Foo* p = new(pool) Foo():
 
 void* raw = operator new(sizeof(Foo), pool);
 // the above function simply returns "pool.alloc(sizeof(Foo))"
 
 Foo* p = new(raw) Foo();
 // if the above line "throws", pool.dealloc(raw) is NOT called 
所以編譯器要做一些類似于全局new operator的工作,當(dāng)編譯器看到 new(pool) Foo(),它要查找與之想匹配的delete operator,如果找到了,就相當(dāng)于上面顯示
的包含try的代碼可以正確執(zhí)行,所以要寫個delete operator,像下面的代碼所示(即使第二參數(shù)和operator new(size_t, Pool&)中的第二個參數(shù)不同,也沒有關(guān)系,編譯器也
不會有什么抱怨,此時它會繞過這個try塊)
 void operator delete(void* p, Pool& pool)
 {
   pool.dealloc(p);
 } 
注意:這個operator delete不必一定是inline的,可以是,也可以不是。
destruction(析構(gòu))/deallocation(去分配)是兩個不同的概念,可現(xiàn)實中經(jīng)常混淆這兩個;另外要記住內(nèi)存池里的內(nèi)存和哪個對象匹配,一般我們通過Foo *和
pool* 這兩個指針來定位;對于這兩個方面可能出現(xiàn)的問題,可以用下面的方案來解決。
這個方案就是使每次分配(對象)都關(guān)聯(lián)一個pool *,然后在替代全局delete opeator,如下所示:
void operator delete(void* p)
 {
   if (p != NULL) {
     Pool* pool = /* somehow get the associated 'Pool*' */;
     if (pool == null)
       free(p);
     else
 void* operator new(size_t nbytes)
 {
   if (nbytes == 0)
     nbytes = 1;  // so all alloc's get a distinct address
   void* raw = malloc(nbytes);
   somehow associate the NULL 'Pool*' with 'raw'
   return raw;
 } 

       pool->dealloc(p);
   }
如果不確信dealloc調(diào)用free,可以在全局的new operator中使用malloc(),像下面的代碼所示(此短代碼沒有throw std::bad_alloc()new_handler)
  下面的工作就是用pool*關(guān)聯(lián)每次 allocation(分配),這里我們可以使用STL中的std::map<void*,pool*>,即建立查找的查詢表,其keys是分配指針(void*),value是
pool*,這里要注意,在從全局的operator new向map中添加數(shù)據(jù),因為如果是NULL,會導(dǎo)致遞歸(結(jié)束一次插入同時又插入新項)。
這里用map這個STL里的容器,在大多數(shù)情況是可以接受的。
除了map,還有一種方案就是耗內(nèi)存但是速度快些。就在在pool*之前加上所有的allocate(分配),如果字節(jié)是24,考慮到邊界對齊(double\long long),可能需要28或32字節(jié),首先給pool*四個字節(jié),然后返回4或8個字節(jié)的(指針),從你開始分配時;此時全局的delete opeator至少可以刪除這4或8字節(jié)指針而不會出現(xiàn)異常,這是如果pool*是null,那么用free調(diào)用pool->dealloc(),由free和pool->dealloc()會有4或8字節(jié)的指針到原參p,如果不為空,你就可以決定4字節(jié)對齊,代碼就要像下面示例的這樣:
 void* operator new(size_t nbytes)
 {
   if (nbytes == 0)
     nbytes = 1;                    // so all alloc's get a distinct address
   void* ans = malloc(nbytes + 4);  // overallocate by 4 bytes
   *(Pool**)ans = NULL;             // use NULL in the global new
   return (char*)ans + 4;           // don't let users see the Pool*
 }
 
 void* operator new(size_t nbytes, Pool& pool)
 {
   if (nbytes == 0)
     nbytes = 1;                    // so all alloc's get a distinct address
   void* ans = pool.alloc(nbytes + 4); // overallocate by 4 bytes
   *(Pool**)ans = &pool;            // put the Pool* here
   return (char*)ans + 4;           // don't let users see the Pool*
 }
 
 void operator delete(void* p)
 {
   if (p != NULL) {
     p = (char*)p - 4;              // back off to the Pool*
     Pool* pool = *(Pool**)p;
     if (pool == null)
       free(p);                     // note: 4 bytes left of the original p
     else
       pool->dealloc(p);            // note: 4 bytes left of the original p
   }
 } 
上面的代碼并沒有處理new operator內(nèi)存不足的情況,如果我們不改變?nèi)值膎ew operator和delete operator,上面的問題依然存在。

posted on 2010-05-17 22:35 Benjamin 閱讀(3613) 評論(2)  編輯 收藏 引用 所屬分類: C/C++

評論

# re: 內(nèi)存池和placement new(布局new)  回復(fù)  更多評論   

翻譯的 c++-faq-lite 吧?
2010-05-18 08:58 | 飄飄白云

# re: BREW平臺上如何通過GPS設(shè)備獲取經(jīng)緯度  回復(fù)  更多評論   

高手:BREW平臺上如何通過GPS設(shè)備獲取經(jīng)緯度上的代碼
請問保存為什么格式的文件能夠在手機(jī)上運行啊?感謝
2010-05-20 10:39 | 小雷
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