stl内存池学习（二）——走近内存池

      这一节学习基础知识：所用到的数据结构。首先看内存池的接口：

#ifndef _MEM_POOL_H
#define _MEM_POOL_H

static size_t __freelist_index(size_t bytes);
static size_t __round_up(size_t bytes);

static void *mem_malloc(size_t n);
static void mem_free(void *p, size_t n);
static void *mem_realloc(void* ptr, size_t new_sz, size_t old_sz)

static void *refill(size_t n);
static char *chunk_alloc(size_t size, int *nobjs);

#endif

      用到的常量与变量：

#define __MAX_BYTES 128     /* 小型区块的上限 */
#define __ALIGN 8           /* 小型区块的上调边界 */
#define __NFREELISTS __MAX_BYTES / __ALIGN /* 链表个数 */

obj *free_list[__NFREELISTS]; /* 自由链表 */
static char *start_free;  /* 内存池起始位置 */
static char *end_free;    /* 内存池结束位置 */
static size_t heap_size;  /* 内存池大小 */

      这里值得一提的是共用体obj，定义如下：

typedef union obj {
    union obj *free_list_link;
    char client_data[1];
}obj;

      一般情况下我们构建单链表时需要创建如下的一个结构体：
struct obj {
    obj *next; /* 指向下一个这样的结构体 */
    char *p;    /* 指向真正可用空间 */
    int size;    /* 记录空间的大小 */
};
      用户申请12字节的空间时使用时如下方式：
obj *pj = (obj *)malloc(12 +  sizeof(struct obj));
pj->next = NULL;
pj->p = (char*)p + sizeof(struct obj);
pj->size = 12;
      但是采用这种方式有个缺点就是我们需要花费额外的开销(记录指向下一个结点的指针和大小)，我们可以通过直接定位链表在free_list数组中的位置来减掉 size 的开销，因为 free_list[0] 指向的是8 bytes的区块，free_list[1] 指向的是16 bytes的区块……。但仍需承担 next 和 p 指针的开销。
       当我们采用
union obj {
    union obj *free_list_link;
    char client_data[1];
};
    时，sizeof(obj)的大小为4，当然我们更不需负担这4个字节的开销。因为我们可以充分利用union的特性——同一时刻只存在一个变量。当我们构建空闲链表时，我们通过free_list_link指向下一个obj，当把这个obj分配出去的时候，我们直接返回client_data的地址。这样我们就不会在用户申请的空间上添加任何东西，达到了一物二用的结果。
      接下来看几个简单的函数：

static size_t  __freelist_index(size_t bytes)
{
    return (bytes + __ALIGN - 1) / __ALIGN - 1;
}

static size_t __round_up(size_t bytes)
{
    return (bytes + __ALIGN - 1) & ~(__ALIGN - 1);
}

      __freelist_index的作用是函数根据区块的大小，决定使用第n号free-list。n从0算起。__round_up用于将bytes上调至 __ALIGN 的倍数。
      接下来要进入几个主要的函数学习了。