C语言——内存池代码的阅读

写内存池，是为了锻炼链表的使用能力，以及学一点工程实用的东西。内存池分为单线程和多线程的，固定分配长度和可变分配长度的；这里，我看了两套代码，均是单线程的，一套讲分配固定长度的，一套将分配可变长度的。

 

代码一：Github上面找到的一套开源代码：实现分配可变长度的内存

代码链接如下：https://github.com/userpro/MemoryPool

作者的构思是：

1.数据的组织结构：

{
    unsigned int last_id;
    mem_size_t mem_pool_size, total_mem_pool_size;
    struct _mem_pool_list *mlist;
    bool auto_extend;
}MemoryPool；

{
    char *start;
    unsigned int id;
    mem_size_t alloc_mem;
    mem_size_t alloc_prog_mem;
    Chunk *free_list, *alloc_list;
    struct _mem_pool_list *next;
}Memory；

{
    mem_size_t alloc_mem;
    struct _chunk *prev;
    struct _chunk *next;
    bool is_free;
}Chunk

MemoryPool是Memory的信息管理；Memory是向系统申请的内存块；Chunk是向内存池申请任意长度的内存时需要加进去的内存管理信息（头部加chunk，尾部加*chunk）

2.该内存池对外提供的API：

内存池操作部分：

MemoryPool *MemoryPool_Init(mem_size_t mempoolsize, bool auto_extend);

void *MemoryPool_Alloc(MemoryPool *mp, mem_size_t wantsize);

bool MemoryPool_Free(MemoryPool *mp, void **p);

MemoryPool *MemoryPool_Clear(MemoryPool *mp);

bool MemoryPool_Destroy(MemoryPool *mp);

获取内存池信息部分：

void get_memory_list_count(MemoryPool *mp, mem_size_t *mlist_len);

void get_memory_info(Memory *mm, mem_size_t *free_list_len, mem_size_t *alloc_list_len);

int get_memory_id(Memory *mm)；

double get_mempool_usage(MemoryPool *mp);

double get_mempool_prog_usage(MemoryPool *mp);

 其中，

MemoryPool_Init是初始化内存池为一个Memory块，并初始化三个结构体中的内存池信息；

MemoryPool_Alloc是向内存池申请一个大小为sizeof(chunk)+wantsize+sizeof(*chunk)的内存，并将该块内存从Memory结构体中的free_list上摘下来，挂到alloc_list上去；chunk头中有关于该内存的大小，以及下一个alloc_list上的chunk地址；*chunk指向该chunk头，个人理解是作为该内存结束的一个标识；若要申请的内存小于当前的空闲内存大小-chunk头和*chunk尾的话，则在该Memory块上进行分配，否则，将该Memory块上的空闲内存挂到alloc_list上去，如果MemoryPool的auto_extend为1，则自动向系统重新申请一个Memory，然后进行内存池的分配；

MemoryPool_Free是将从内存池申请的内存，归还给内存池；该函数里需要完成两个部分：一是将该内存从alloc_list上摘下，挂回到free_list上去，二是需要将归还的内存和free_list上已有的空闲内存进行合并,使之成为只有一个chunk头和一个*chunk尾的内存空间，便于下一次任意长度内存的申请；

MemoryPool_Clear是将内存池格式化到初始化的状态，即没有分配内存出去；

MemoryPool_Destroy是将内存池中的内存块全部free给系统；

get_memory_list_count是获取当前内存池中Memory块的总个数；

get_memory_info是获取当前Memory块中free_list和alloc_list的长度；

get_memory_id是获取当前的Memory块的编号；

get_mempool_usage是获取当前内存池实际分配的空间占内存池总空间的百分比；

double get_mempool_prog_usage是获取当前内存池真正分配给程序（除去chunk头和*chunk尾的部分）用来存数据的内存占内存池总空间的百分比；

3.期间遇到的问题及解决方案：

MemoryPool_Free在运行时，有一处发生了指针越界的问题，因为该作者注释少，且中间变量名随意，对函数想实现的功能也没有说明，导致我看了好久还是不明白作者写的是什么。后来我屏蔽掉了该部分的代码，根据运行结果以及推测，猜测处作者的意图，然后修改了该部分的代码，修改的极为简单，以至于我还是觉得自己没有明白作者真正的意图，不过这不重要，重要的是问题解决了，也没有出现BUG；但是free掉返回到main函数后，我发现被MemoryPool_Free掉的内存地址仍然可以访问，为了解决这个问题，我使用了指针的指针，将该内存地址的地址作为**p传进了MemoryPool_Free函数，并在MemoryPool_Free尾部将该**p的内容置为了NULL，即将该内存地址置为了NULL；

作者的源代码如下：

static bool merge_free_chunk(MemoryPool *mp, Memory *mm, Chunk *c)
{
    if (!mp || !mm || !c)
        return 0;

    Chunk *p0 = *(Chunk **)((char *)c - CHUNKEND), *p1 = c;
    while ((char *)p0 > mm->start && p0->is_free)
    {
        p1 = p0;
        p0 = *(Chunk **)((char *)p0 - CHUNKEND);
    }

    p0 = (Chunk *)((char *)p1 + p1->alloc_mem);
    while ((char *)p0 < mm->start + mp->mem_pool_size && p0->is_free)
    {
        dlinklist_delete(mm->free_list, p0);

        p1->alloc_mem += p0->alloc_mem;
        p0 = (Chunk *)((char *)p0 + p0->alloc_mem);
    }

    *(Chunk **)((char *)p1 + p1->alloc_mem - CHUNKEND) = p1;
    return 1;
}

我修改后的如下：

static bool merge_free_chunk(MemoryPool *mp, Memory *mm, Chunk *c)
{
    if (!mp || !mm || !c)
        return 0;
    Chunk *p0 = (Chunk *)((char *)c + c->alloc_mem ), *p1 = c;
    if ((char *)p0 < mm->start + mp->mem_pool_size && p0->is_free)
    {
        p1->next = NULL;
        p0->prev = NULL;
        p1->alloc_mem += p0->alloc_mem;
        p0 = *(Chunk **)((char *)p0 + p0->alloc_mem - CHUNKEND);
        p0 = p1;
        *(Chunk **)((char *)p1 + p1->alloc_mem - CHUNKEND)= NULL；
    }
    return 1;
}

4.感悟

指针类型强制转化后，其实改变的是该指针在寻址时候的对齐方式，对内存本身并无影响；所以对一块内存地址，可以用类型不同的指针进行访问；

代码风格很重要，起合适的变量名、函数名、写好注释十分重要。

 

代码二：优快云上找到的一篇注释很好的代码:实现固定长度的内存分配

代码链接如下：https://blog.youkuaiyun.com/oguro/article/details/52705625

作者的构思是：

1.数据的组织结构：


{
    int  cnt;                                //数量
    int  usedcnt;                        //使用个数
    int blocksize;                        //内存块大小
    char* firstaddr;                    //起始地址
    char* lastaddr;                        //结束地址
    MEMBLOCK *firstblock;        //指向下一节点的指针
}mempool

{

    char* pmem; //内存指针

    MEMBLOCK *next; //指向下一节点的指针

}memblock;



mempool是memblock的信息管理；memblock是向系统申请的内存块;

2.该内存池对外提供的API：

/********************************************
*@brief 创建n个节点的内存池链表
*@param
*    num            数量
*    blocksize   内存块大小
*@return OPERA_OK/OPERA_ERR
*@see
*********************************************/
mempool *CreatePool(int num, int blocksize);

/********************************************
*@brief 销毁内存池
*@param
*    poolhead            内存池指针
*@return OPERA_OK/OPERA_ERR
*@see
*********************************************/
int  DestroyPool(mempool  *poolhead);

/********************************************
*@brief  得到一个内存块
*@param
*    poolhead            内存池指针
*@return 内存块地址
*@see
*********************************************/
memblock *GetMemblock(mempool *poolhead);

/********************************************
*@brief  释放一个内存块
*@param
*     pmem                内存块地址
*    poolhead        内存池指针
*@return  OPERA_OK/OPERA_ERR
*@see
*********************************************/
int ReleaseMemblock(memblock* pmem, mempool *poolhead);

3.期间遇到的问题及解决方案：

没有遇到什么问题，但该作者写的代码比较啰嗦，我精简了一部分；

还有，该作者向内存池申请内存时，没有判断内存池的大小；

4.感悟

该作者的注释风格很好，值得学习。