【转】boost 内存池

 

Pool分配是一种分配内存方法，用于快速分配同样大小的内存块，尤其是反复分配/释放同样大小的内存块的情况。 
1. pool
快速分配小块内存，如果pool无法提供小块内存给用户，返回0。
Example:
void func()
{
boost::pool<> p(sizeof(int));

指定每次分配的块的大小
for (int i = 0; i < 10000; ++i)
{
int * const t = p.malloc();
pool分配指定大小的内存块；需要的时候，pool会向系统
申请大块内存。
... // Do something with t; don't take the time to free() it
p.free( t );
// 释放内存块，交还给pool，不是返回给系统。
}

pool的析构函数会释放所有从系统申请到的内存。

2. object_pool 
与pool的区别在于：pool需要指定每次分配的块的大小，object_pool需要指定每次分配的对象的类型。

Example:
struct X { ... }; // has destructor with side-effects

void func()
{
boost::object_pool<X> p;
^
for (int i = 0; i < 10000; ++i)
{
X * const t = p.malloc();
注意；X的构造函数不会被调用，仅仅是分配大小为sizeof(X)
的内存块。如果需要调用构造函数（像new一样），应该调用
construct。比如：
X * const t = p.construct();
...
}
}

3. singleton_pool

与pool用法一样。不同的是：可以定义多个pool类型的object，都是分配同样
大小的内存块；singleton_pool提供静态成员方法分配内存，不用定义object。

Example:
struct MyPoolTag { };
typedef boost::singleton_pool<MyPoolTag, sizeof(int)> my_pool;
void func()
{
for (int i = 0; i < 10000; ++i)
{
int * const t = my_pool::malloc();
// ^^^^^^^^^
// 和pool不一样。
...
}

my_pool::purge_memory();
// 释放my_pool申请的内存。
}

4. pool_alloc

基于singleton_pool实现，提供allocator（用于STL等）。

Example:
void func()
{
std::vector<int, boost::pool_allocator<int> > v;
for (int i = 0; i < 10000; ++i)
v.push_back(13);
}
需要的话，必须自己显式地调用
boost::singleton_pool<boost::pool_allocator_tag, sizeof(int)>::release_memory()
把allocator分配的内存返回系统。

实现原理

pool每次向系统申请一大块内存，然后分成同样大小的多个小块，形成链表连接起来。每次分配的时候，从链表中取出头上一块，提供给用户。链表为空的时候，pool继续向系统申请大块内存。
一个小问题：在pool的实现中，在申请到大块内存后，马上把它分成小块形成链表。这个过程开销比较大。即你需要分配一小块内存时，却需要生成一个大的链表。用如下代码测试:

boost::pool<> mem_pool(16);

for(i = 0; i < NPASS; i++) {
period = clock();
for(n = 0; n < NITEM; n++) {
array_ptr[n] = (int *)mem_pool.malloc();
}
for(n = 0; n < NITEM; n++) {
mem_pool.free(array_ptr[n]);
}
period = clock() - period;
printf("pool<> : period = ] ms ", period);
}
可以发现，第一遍花的时间明显多于后面的。

而且在pool的使用过程中如果不是恰好把链表中所有的小块都用上的话，在链表中最后的一些小块会始终用不上。把这些小块加入链表是多余的。虽然这个开销可能很小:)

(iwgh)

原文地址：http://www.rosoo.net/a/200708/6781.html

Boost pool 库引入了可用于实现快速内存分配的工具。正确的内存块对齐可以得到保证。

根据 Boost 文档所述，当您分配和释放许多小型对象时，建议使用池。使用池的另一个不太明显的优点在于，作为程序员，您不必担心内存泄露：内存由 Boost 库在内部自动进行管理。要使用 pool库，您不必在链接时提供特定的库——单凭头文件就足以完成链接了。

有多个接口对 pool 库可用：

• 池接口——替代 malloc 进行工作的普通接口。要使用此接口，需要包括 boost/pool 文件夹中的 pool.hpp 头文件。
• 对象池接口——有对象意识的接口，在对象创建和删除过程中分别相应地调用构造函数和析构函数。还可以使用此接口创建普通对象，而不调用它们的构造函数。接口定义是在位于 boost/pool 目录中的 object_pool.hpp 头文件中提供的。清单 13 引入了 pool 和 object_pool 接口。请注意以下几点：
• pool 接口需要知道每个单独的元素而不是类型的大小，因为它是一个 malloc 风格的分配程序，不会调用构造函数。
• pool 接口中的 malloc 例程返回 void*。
• object-pool 接口需要类型信息，因为要调用构造函数。
• object-pool 接口中的 malloc/construct 例程返回指向类型的指针。malloc 例程不调用构造函数，但是 construct 要调用构造函数。
• 使用 pool 接口或 object-pool 接口来创建的元素的范围与从中创建它们的池的范围相同。
• 要从池接口中释放内存，可以调用 purge_memory 方法。该方法释放您先前创建的内存块，并使得从分配程序例程返回的所有指针失效。
• 要释放各个元素，可以调用 pool 接口中的 free 例程。例如，如果 t 是使用 pool 接口来创建的池，并且 m 是从 t 分配的指针，则 t.free(m) 将把内存返回给 t（将其添加到 t 的空闲内存列表）。 
  
  清单 13. pool 和 object_pool 接口
  

                              
  #include <iostream>
  #include <boost/pool/pool.hpp>
  #include <boost/pool/object_pool.hpp>
  using namespace std;
  using namespace boost;
  
  class A
    {
    public: A( ) { cout << "Declaring A\n"; }
           ~A( ) { cout << "Deleting A\n"; }
    };
  
  int main ( )
    {
    cout << "Init pool...\n";
  
    pool<> p(10 * sizeof(A));
    for (int i=0; i<10; ++i)
      A* a = (A*) p.malloc(); // Always returns sizeof(A)
    p.purge_memory();
  
    cout << "Init object pool...\n";
  
    object_pool<A> q;
    for (int i=0; i<10; ++i)
      A* a = q.construct(); // Calls A's constructor 10 times
  
    return 0;
    }
    

• singleton_pool 接口——与 pool 接口几乎相同，但是用作独立池。独立池的底层结构具有为 malloc、free 等声明的静态成员函数，并且构造函数是私有的。独立池声明中的第一个参数称为标记——它允许存在不同的独立池集（例如，用于 int 的多个池，其中每个池服务于不同的目的）。必须包括 singleton_pool.hpp 头文件才能使用此接口。请参见清单 14。 
  
  清单 14. singleton_pool 接口
  

                          
  #include <iostream>
  #include <boost/pool/singleton_pool.hpp>
  using namespace std;
  using namespace boost;
  
  struct intpool {  };
  struct intpool2 {  };
  
  typedef boost::singleton_pool<intpool, sizeof(int)> ipool1;
  typedef boost::singleton_pool<intpool2, sizeof(int)> ipool2;
  
  int main ( )
    {
    cout << "Init singleton pool...\n";
    for (int i=0; i<10; ++i) {
      int* q1 = (int*) ipool1::malloc();
      int* q2 = (int*) ipool2::malloc();
    }
  
    ipool1::purge_memory();
    ipool2::purge_memory();
    return 0;
    }
  		  

• pool_alloc 接口——通常与 STL 容器结合在一起使用。请考虑以下代码片段：

  #include <boost/pool/pool_alloc.hpp>
  
  std::vector<int, boost::pool_allocator<int> > v;
  std::list<double, boost::fast_pool_allocator<double> > L;

  
  存在两个分配程序：pool_allocator 和 fast_pool_allocator。第一个分配程序是通用分配，可以满足针对任何数量的连续内存块的请求。fast_pool_allocator 最适合于一次请求单个（通常较大）块，但是也适用于通用分配，不过具有一些性能缺点。
  • 原文地址：http://blog.chinaunix.net/uid-1827018-id-3384669.html