C语言内存管理（内存池）

C语言可以使用alloc从栈上动态分配内存。

内存碎片

Malloc/free或者new/delete大量使用会造成内存碎片，这种碎片形成的机理如下：

内存碎片一般是由于空闲的内存空间比要连续申请的空间小，导致这些小内存块不能被充分的利用，举个例子：

如果有100个单位的连续空闲内存，那么先申请3单元的连续内存，再申请50单元的内存，这时释放一开始的3单元的内存。这时，如果你一直申请比三单元大的内存单元，那么开始的那连续的三单元就一直不能被使用。

一个简单的内存池的写法：

struct memblock

{

int              used;

void*            data;

struct memblock* next;

struct memblock* createnext;

};

struct mempool
{
    int            size;//memblock大小
    int            unused;//空闲的memblock大小
    int            datasize;//每次分配的数据大小(就是memblock.data)
    struct memblock*    free_linkhead;//空闲memblock链表头
    struct memblock*    create_linkhead;//所有创建的memblock链表头，内存池释放的时候使用，防止内存池释放的似乎还有memblock未归还的情况
    
};

typedef void (*free_callback)(void*);//释放回调函数，释放membloc.data用，可以简单的直接用free函数

void    mempool_init(int initialSize,int datasize);//初始化mempool
void    mempool_dealloc(struct mempool* pool,free_callback callback);//释放mempool
void*    mempool_get(struct mempool* pool);//获取一个memblock
void    mempool_release(struct mempool* pool,struct memblock* block);//归还一个memblock

/*********************************
 * mempool
 * ******************************/
//malloc一个memblock
static struct memblock* mempool_allocblock( struct mempool* pool );

//------------------implement--------
void*
mempool_init( int initialSize, int datasize )
{
    struct mempool* pool = malloc( sizeof( struct mempool ) );
    pool->unused = 0;
    pool->datasize = datasize;
    pool->free_linkhead = NULL;
  
    //预先初始化initialSize个内存块
     pool->create_linkhead = NULL;
    int i;
    for ( i = 0; i < initialSize; i++ ) {
        struct memblock* block = mempool_allocblock( pool );
        mempool_release( pool, block );
    }
    return ( pool );
}

void
mempool_dealloc( struct mempool* pool, free_callback callback )
{
    struct memblock* block = NULL;
    //将所有创建的memblock释放了
    while ( pool->create_linkhead != NULL ) {
        block = pool->create_linkhead;
        pool->create_linkhead = pool->create_linkhead->createnext;
    //执行free回调。
        if ( callback ) {
            ( *callback )( block->data );
        }
        free( block );
    }
    free( pool );
    L_DEBUG( "%s:size(%d),unused(%d)", __func__, pool->size, pool->unused );
}

static struct memblock*
mempool_allocblock( struct mempool* pool )
{
    struct memblock* block = malloc( sizeof( struct memblock ) );
    block->data = malloc( sizeof( pool->datasize ) );
    block->next = NULL;
    block->used = 1;//表示已使用

//加入所有创建的memblock的链表头
    block->createnext = pool->create_linkhead;
    pool->create_linkhead = block;

pool->size++;
    return ( block );
}

void
mempool_release( struct mempool* pool, struct memblock* block )
{
    if ( block == NULL ) {
        L_WARN( "%s:release a NULL!", __func__ );
        return;
    }
    if ( block->used != 1 ) {
        L_WARN( "%s:used!=1", __func__ );
        return;
    }
    //将归还的内存块放到空闲链表头。
    block->used = 0;//表示空闲
    block->next = pool->free_linkhead;
    pool->free_linkhead = block;
    pool->unused++;//空闲数+1
}

void*
mempool_get( struct mempool* pool )
{
   
    struct memblock* block = NULL;
    if ( pool->free_linkhead ) {
    //从空闲链表头取出一个内存块
        block = pool->free_linkhead;
        pool->free_linkhead = pool->free_linkhead->next;
        block->next = NULL;
        block->used = 1;//表示已使用
        pool->unused--;//空闲内存块数-1
    }
    else {
    //没有空闲的内存块，创建一个
        block = mempool_allocblock( pool );
    }
    return ( block );
}