C++ 关于内存池的问题

我需要一些关于内存池的概念和实现的澄清

在维基上，它说

也称为固定大小的块分配， 因为这些实现由于变量的存在而遭受碎片化 块大小，则不可能在实时系统中使用它们 由于性能原因

“可变块大小导致碎片”是如何发生的？固定规模分配如何解决这一问题？这个维基描述听起来有点误导我。我认为固定大小的分配或可变大小的分配并不能避免碎片化。在内存池上下文中，通过为特定应用程序设计特定的内存分配器来避免碎片，或者通过限制使用预期的内存块来减少碎片

此外，通过几个实现示例，例如，在我看来，要使用内存池，开发人员必须非常了解数据类型，然后将数据剪切、拆分或组织到链接内存块（如果数据接近链表）或层次链接块（如果数据组织得更层次，如文件）中。此外，开发人员似乎必须事先预测他需要多少内存

我可以想象这对一组原始数据很有效。什么是C++非原始数据类，其中内存模型不是那么明显？即使对于原始数据，开发人员是否应该考虑数据类型对齐？

C++和C++有好的内存池库吗？p>

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谢谢你的评论

可变块大小确实会导致碎片。请看我附上的图片：

图（）显示了a、B和C分配内存块、可变大小的块的情况

在某个时刻，B释放了它所有的内存块，突然你就有了碎片。例如，如果C需要分配一大块内存，这仍然可以放入可用内存中，它就不能这样做，因为可用内存被分成两块

现在，如果您考虑每个内存块大小相同的情况，显然不会出现这种情况

当然，内存池也有自己的缺点，正如您自己所指出的。所以你不应该认为记忆池是一根神奇的魔杖。它是有成本的，在特定情况下（即内存有限的嵌入式系统、实时限制等）支付它是有意义的

<>对于C++中哪个内存池是好的，我认为它取决于。我在操作系统提供的VxWorks下使用了一个；从某种意义上说，当一个好的内存池与操作系统紧密集成时，它是有效的。我想，实际上每个RTO都提供了一个内存池的实现

如果您正在寻找通用内存池实现，请参阅

编辑：

从您上次的评论中，我觉得您可能认为内存池是碎片问题的“解决方案”。不幸的是，情况并非如此。如果你愿意，碎片化是熵在内存级别的表现，也就是说，它是不可避免的。另一方面，内存池是一种管理内存的方法，可以有效地减少碎片化的影响（正如我所说的，正如维基百科所提到的，主要是在实时系统等特定系统上）。这会带来成本，因为内存池的效率可能低于“正常”内存分配技术，因为您具有最小的块大小。换句话说，熵在伪装下再现

此外，还有许多参数会影响内存池系统的效率，如块大小、块分配策略，或者您是只有一个内存池，还是有多个具有不同块大小、不同生存期或不同策略的内存池

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内存管理确实是一个复杂的问题，内存池只是一种技术，与其他技术一样，它可以提高其他技术的性能，并降低自身的成本。

固定大小和可变大小的内存池都具有碎片化的特点，即在使用过的内存池之间会有一些空闲内存块

对于可变大小，这可能会导致问题，因为可能没有足够大的空闲块来满足特定的请求大小

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另一方面，对于固定大小的池，这不是问题，因为只能请求预定义大小的一部分。如果有可用空间，则保证其足够大，可以容纳一部分的（倍数）。

如果使用硬实时系统，则可能需要提前知道可以在允许的最大时间内分配内存。这可以通过固定大小的内存池来“解决”

我曾经在一个军事系统上工作过，我们必须计算系统可能使用的每种大小的内存块的最大可能数量。然后，这些数字被加到一个总数中，系统被配置为具有那个数量的内存

价格贵得离谱，但为国防工作

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当您有几个固定大小的池时，您可以得到一个辅助碎片，其中您的池没有块，即使其他池中有足够的空间。您如何共享它？

对于内存池，操作可能是这样的：

存储一个全局变量，该变量是可用对象的列表（最初为空）

要获取新对象，请尝试从可用对象的全局列表中返回一个对象。如果没有，则调用操作符new在堆上分配一个新对象。分配速度非常快，这对于当前可能在内存分配上花费大量CPU时间的某些应用程序来说非常重要

要释放对象，只需将其添加到可用对象的全局列表中即可。您可以对全局列表中允许的项目数设置上限；如果达到上限，则对象将被释放，而不是返回列表。cap可防止出现大规模内存泄漏

注意