c++实现内存池

这个内存池只是一个demo版实现，主要以下四个核心要素：

• 每个内存对象大小固定
• 使用链表来维护空闲节点，线程池维护一个head指针
• 使用链表的头插法实现将空闲节点插入到head实现free
• 重载使用线程池类的void * operator new(size_t)和void free(void*p)函数

这个实现存在的问题：

• 内存池的空间释放
• 需要为每个类定义一个线程池对象
• 多线程安全问题

#include <iostream>
using namespace std;

template <int ObjectSize, int Num>
class Mempool
{
public:
    struct FreeNode
    {
        FreeNode *next;
        char data[ObjectSize];
    };
    // 核心数据结构就是一个链表
    FreeNode *freeHead;
    Mempool()
    {
        cout << "初始化空间" << endl;
        FreeNode *p = new FreeNode[Num];
        for (int i = 0; i < Num - 1; i++)
        {
            p[i].next = &p[i + 1];
        }
        p[Num - 1].next = NULL;
        freeHead = p;
    }
    ~Mempool()
    {
        // 需要注意的是, 这个实现对于申请新空间的情况是无法释放新申请空间的内存的
        // 一个做法是记录所有申请空间的头节点,方便对所有头节点进行delete[]
        if (freeHead != nullptr)
        {
            delete[] freeHead;
        }
    }
    void *malloc()
    {
        if (freeHead == NULL)
        {
            cout << "申请新空间" << endl;
            FreeNode *p = new FreeNode[Num];
            for (int i = 0; i < Num - 1; i++)
            {
                p[i].next = &p[i + 1];
            }
            p[Num - 1].next = NULL;
            freeHead = p;
        }
        cout << "调用malloc" << endl;
        FreeNode *ret = freeHead;
        freeHead = freeHead->next;
        ret->next = NULL;
        return ret;
    }
    void free(void *ptr)
    {
        // 使用链表头插法实现free
        FreeNode *p = (FreeNode *)ptr;
        p->next = freeHead;
        freeHead = p;
        cout << "调用free" << endl;
    }
};
Mempool<4, 2> mp;
class ActualClass
{
    static int count;
    int no;

public:
    ActualClass()
    {
        no = count;
        count++;
    };
    ~ActualClass(){};
    void *operator new(size_t size)
    { //具体实现类需要重载的函数

        return mp.malloc();
    }
    void operator delete(void *p)
    {   //具体实现类需要重载的函数
        return mp.free(p);
    }
    void print()
    {
        cout << "object No " << no << endl;
    }
};
int ActualClass::count = 0;
int main()
{
    ActualClass *a = new ActualClass();
    a->print();
    ActualClass *b = new ActualClass();
    b->print();
    ActualClass *c = new ActualClass();
    c->print();
    delete a;
    delete b;
    delete c;
}

参考文献
https://www.jianshu.com/p/bbba7e72fa59