Boost开发指南-3.8pool

pool

内存池预先分配了一块大的内存空间，然后就可以在其中使用某种算法实现高效快速的自定制内存分配。

boost.pool 库基于简单分隔存储思想实现了一个快速、紧凑的内存池库，不仅能够管理大量的对象，还可以被用做STL的内存分配器。某种程度上讲，它近似于一个小型的垃圾回收机制，在需要大量地分配/释放小对象时很有效率，而且完全不需要考虑delete。

pool库包含四个组成部分：最简单的pool、分配类实例的object_pool、单件内存池singleton_pool和可用于标准库的pool_alloc。

pool是最简单也最容易使用的内存池类，可以返回一个简单数据类型(POD)的内存指针。它位于名字空间boost，为了使用pool组件，需要包含头文件，即：

#include 
using namespace boost;

pool组件本身没有外部依赖，但头文件 pool_fwd.hpp里的 singleton_pool间接依赖了 boost.system库，为了避免不必要链接错误，可以在 include 语句前定义宏BOOST_SYSTEM_NO_DEPRECATED。

类摘要

template <typename UserAllocator = default_user_allocator_new_delete>
class pool
{
public:
   explicit pool (size_type requested_size); //构造函数
   ~pool(); //析构函数
   size_type get_requested_size() const; //分配块大小
   void * malloc(); //分配内存
   void * ordered_malloc();
   void ordered_malloc(size_type n);
   bool is_from(void * chunk) const;
   void free (void * chunk); //归还内存
   void ordered_free(void * chunk);
   void free(void * chunks, size_type n);
   void ordered_free(void* chunks, size_type n);
   bool release_memory(); //释放内存
   bool purge_memory();
};

操作函数

pool的模板类型参数UserAllocator是一个用户定义的内存分配器，它实现了特定的内存分配算法，通常可以直接用默认的default_user_allocator_new_delete，它内部使用new[ ]和 delete[ ]分配内存。

pool的构造函数接受一个size_type类型的整数 requested_size，指示每次pool分配内存块的大小(而不是pool内存池的大小)，这个值可以用get_requested_size()获得。pool会根据需要自动地向系统申请或归还使用的内存，在析构时，pool将自动释放它所持有的所有内存块。

成员函数malloc()和 ordered_malloc()的行为很类似c中的全局函数malloc()，用void*指针返回从内存池中分配的内存块，大小为构造函数中指定的requested_size。如果内存分配失败，函数会返回0，不会抛出异常。malloc()从内存池中任意分配一个内存块，而 ordered_malloc()则在分配的同时合并空闲块链表。ordered_malloc()带参数的形式还可以连续分配n块的内存。分配后的内存块可以用is_from()函数测试是否是从这个内存池分配出去的。

与malloc()对应的一组函数是free()，用来手工释放之前分配的内存块，这些内存块必须是从这个内存池分配出去的（is_from(chunk) == true)。一般情况内存池会自动管理内存分配，不应该调用free()函数，除非你认为内存池的空间已经不足，必须释放已经分配的内存。

最后还有两个成员函数：release_memory()让内存池释放所有未被分配的内存，但已分配的内存块不受影响；purge_memory()则强制释放pool 持有的所有内存，不管内存块是否被使用。实际上，pool 的析构函数就是调用的 purge_memory()。这两个函数一般情况下也不应该由程序员手工调用。

用法

pool很容易使用，可以像c中的malloc()一样分配内存，然后随意使用。除非有特殊要求，否则不必对分配的内存调用free()释放，pool会很好地管理内存。例如：

#define BOOST_SYSTEM_NO_DEPRECATED //避免链接boost.system库
int main()
{
	pool<> pl(sizeof(int)); //一个可分配int的内存池

	int* p = static_cast<int*>(pl.malloc()); //必须把void*转换成需要的类型
	assert(pl.is_from(p)); //测试是否分配出去

	pl.free(p); //释放内存池分配的内存块
	for (int i = 0; i < 100; ++i) //连续分配大量的内存
	{
		pl.ordered_malloc(10);
	}
} //内存池对象析构,所有分配的内存在这里都被释放

因为pool在分配内存失败的时候不会抛出异常，所以实际编写的代码应该检查malloc()函数返回的指针，以防止空指针错误，不过通常这种情况极少出现：

int *p = static_cast<int*>(p1.malloc());
if(p != nullptr)
  ...

关于pool<>没有更多的解释，因为它真的很容易使用，只需要注意一点：它只能作为普通数据类型如int、double等的内存池，不能应用于复杂的类和对象，因为它只分配内存，不调用构造函数，这个时候我们需要用object_pool。

代码示例

#define BOOST_SYSTEM_NO_DEPRECATED

#include 
using namespace boost;

int main()
{
	pool<> pl(sizeof(int));

	int* p = static_cast<int*>(pl.malloc());
	assert(pl.is_from(p));

	pl.free(p);
	for (int i = 0; i < 100; ++i)
	{
		pl.ordered_malloc(10);
	}
	return 0;
}