手写内存池以及原理代码分析【C语言】

内存池是对堆进行管理

当进程执行时，操作系统会分出0~4G的虚拟内存空间给进程，程序员可以自行管理（分配、释放）的部分就是mmap映射区、heap堆区，而内存池管理的部分就是用户进程的堆区。

为什么要用内存池？

内存池就是用来避免堆区出现碎片化

• 避免频繁地分配和释放内存（防止堆区出现碎片化）

当客户端连接上服务端的时候，服务端会准备一部分的堆区用来做消息保留。当一个连接成功之后，服务器会在堆区为其分配一段属于这个连接的内存，当连接关闭之后，所分配的内存也随之释放。但是当连接量较大且过于频繁时，不可避免地对内存进行频繁的分配和释放。这会导致堆区出现小窗口，也就是堆区碎片化。

堆区出现碎片化会怎么样？

• 长时间工作会出现不可查的BUG

• 无法分配较大且整块的内存，malloc会返回NULL

内存池设计

场景：在一段很干净的堆区上，如何实现能避免内存碎片化的内存池？

第一：使用链表管理内存

使用链表将分配出来的一块一块内存在堆区连接起来，设置flag(是否被使用)，让链表节点上的各段内存慢慢各自扩张。

单独使用链表会出现什么问题？

• 内存块会被划分得越来越小，链表会变得越来越长，知道不能划分出更大得内存。

所以加入了固定内存的想法的设计

对于分配小段内存时，将小段内存进行固定划分，如下

1. 16bytes

2. 32bytes

3. 64bytes

4. 128bytes

5. 256byts

6. 512bytes

但是不同的固定小内存的分配的话就会出现以下问题:

1.查找慢

分配时查找

释放时候查找

2.块与块之间也会出现间隙

无法将块合并

小块回收麻烦

所以最后得出自定义固定小块和随机大块的内存池模型

内存池

内存池工作流程

​

内存池结构体

//内存池
struct mp_pool_s{

	size_t max;					
	
	struct mp_node_s *current;		//当前指向的小块内存区，链表结构
	struct mp_large_s *large; 		//大块内存

	struct mp_node_s *head[0];		//小块内存的头部
};

小块内存用单向链表串起来