CPlex 結(jié)構(gòu)是真正進(jìn)行 CRT 動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配操作的執(zhí)行者，它僅包含一個(gè)指針，指向另一個(gè) CPlex 對(duì)象以創(chuàng)建一個(gè) CPlex 鏈表，所以它的大小只為 4 字節(jié)。當(dāng)進(jìn)行內(nèi)存分配時(shí)，就需要 sizeof(CPlex) + nMax * cbElement 。

// AFXPLEX_.H

struct CPlex // warning variable length structure

{

CPlex* pNext ; // chaining pointer

#if ( _AFX_PACKING >= 8)

DWORD dwReserved [1]; // align on 8 byte boundary

#endif

// BYTE data[maxNum*elementSize];

void* data () { return this+1; } // pay attention to this+1,skip all members of CPlex,the offset is sizeof(CPlex))

static CPlex* PASCAL Create (CPlex*& head, UINT nMax , UINT cbElement);

// like 'calloc' but no zero fill

// may throw memory exceptions

void FreeDataChain (); // free this one and links

};

CPlex:: Create 是最終分配內(nèi)存的全局函數(shù)，這個(gè)函數(shù)會(huì)將所分配的內(nèi)存添加到以 pHead 為首地址的內(nèi)存鏈中。參數(shù) pHead 是用戶提供的保存鏈中第一個(gè)內(nèi)存塊的首地址的指針。以后釋放此鏈的內(nèi)存時(shí)，直接使用“ pHead->FreeDataChain() ”語句即可。下面是這些函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)，應(yīng)放在 PLEX.CPP 文件中。

// PLEX.CPP

CPlex* PASCAL CPlex:: Create (CPlex*& pHead , UINT nMax , UINT cbElement)

{

ASSERT ( nMax > 0 && cbElement > 0);

CPlex* p = (CPlex*) new BYTE [sizeof(CPlex) + nMax * cbElement];

// may throw exception

p -> pNext = pHead ;

pHead = p ; // change head (adds in reverse order for simplicity)

return p ;

}

void CPlex:: FreeDataChain () // free this one and links

{

CPlex* p = this;

while ( p != NULL )

{

BYTE * bytes = ( BYTE *) p ; // every object is a block of bytes

CPlex* pNext = p -> pNext ;

delete[] bytes;

p = pNext ;

}

}

這種管理內(nèi)存的方式很簡(jiǎn)單，也很實(shí)用。使用的時(shí)候除了調(diào)用 CPlex::Create 函數(shù)為小的結(jié)構(gòu)申請(qǐng)大的內(nèi)存空間以外，還要定義一個(gè) CPlex 類型的指針用于記錄整個(gè)鏈的首地址。下面的示例程序先用 CPlex::Create 函數(shù)申請(qǐng)了一大塊內(nèi)存，在使用完畢以后又通過 CPlex 指針將之釋放，代碼如下。

// CPlex 使用 例程

#include "afxplex_.h" // 包含定義 CPlex 結(jié)構(gòu)的文件

struct CMyData

{

int nSomeData;

int nSomeMoreData;

};

int main()

{

CPlex* pBlocks = NULL ; // 用于保存鏈中第一個(gè)內(nèi)存塊的首地址，必須被初始化為 NULL

CPlex:: Create (pBlocks, 10, sizeof(CMyData));

CMyData* pData = (CMyData*)pBlocks-> data ();

// 現(xiàn)在 pData 是 CPlex::Create 函數(shù)申請(qǐng)的 10 個(gè) CMyData 結(jié)構(gòu)的首地址

//... // 使用 pData 指向的內(nèi)存

// 使用完畢，繼續(xù)申請(qǐng)

CPlex:: Create (pBlocks, 10, sizeof(CMyData));

pData = (CMyData*)pBlocks-> data ();

// 最后釋放鏈中的所有內(nèi)存塊

pBlocks-> FreeDataChain ();

return 0;

}

CPlex::Create 函數(shù)是 CPlex 的靜態(tài)成員，使用起來就相當(dāng)于全局函數(shù)，所以上面的代碼直接調(diào)用 CPlex::Create 函數(shù)來為 CMyData 結(jié)構(gòu)申請(qǐng)一塊大的空間，空間的首地址返回給 pBlocks 變量。

最后的一條語句會(huì)釋放掉前面 CPlex::Create 申請(qǐng)的全部空間。

CMapPtrToPtr 的內(nèi)存管理方案

由于 CAssoc 結(jié)構(gòu)只會(huì)被 CMapPtrToPtr 類使用，所以把它的定義放在了類中。 NewAssoc 函數(shù)負(fù)責(zé)在預(yù)留的空間中給 CAssoc 結(jié)構(gòu)分配空間，如果預(yù)留的空間已經(jīng)使用完了，它會(huì)調(diào)用 CPlex::Create 函數(shù)申請(qǐng) m_nBlockSize*sizeof(CAssoc) 大小的內(nèi)存塊，代碼如下。

CMapPtrToPtr ::CAssoc* CMapPtrToPtr :: NewAssoc ()

{

if ( m_pFreeList == NULL )

{

// add another block

CPlex* newBlock = CPlex:: Create ( m_pBlocks , m_nBlockSize , sizeof( CMapPtrToPtr ::CAssoc));

// chain them into free list

CMapPtrToPtr ::CAssoc* pAssoc = ( CMapPtrToPtr ::CAssoc*) newBlock -> data ();

// free in reverse order to make it easier to debug

pAssoc += m_nBlockSize - 1;

for ( int i = m_nBlockSize -1; i >= 0; i --, pAssoc --)

{

pAssoc -> pNext = m_pFreeList ;

m_pFreeList = pAssoc ;

}

}

ASSERT ( m_pFreeList != NULL ); // we must have something

CMapPtrToPtr ::CAssoc* pAssoc = m_pFreeList ;

m_pFreeList = m_pFreeList -> pNext ;

m_nCount ++;

ASSERT ( m_nCount > 0); // make sure we don't overflow

pAssoc -> key = 0;

pAssoc -> value = 0;

return pAssoc ;

}

void CMapPtrToPtr :: FreeAssoc ( CMapPtrToPtr ::CAssoc* pAssoc )

{

// just recycle to free list,not really free

pAssoc -> pNext = m_pFreeList ;

m_pFreeList = pAssoc ;

m_nCount --;

ASSERT ( m_nCount >= 0); // make sure we don't underflow

// if no more elements, cleanup completely

if ( m_nCount == 0)

RemoveAll ();

}

CMapPtrToPtr 中 沒有被使用的 CAssoc 結(jié)構(gòu)連成了一個(gè)空閑鏈，成員 m_pFreeList 是這個(gè)鏈的頭指針。

這是 CAssoc 結(jié)構(gòu)中 pNext 成員的一個(gè)重要應(yīng)用。為 CAssoc 結(jié)構(gòu)分配新的內(nèi)存（ NewAssoc ）或釋放 CAssoc 結(jié)構(gòu)占用的內(nèi)存（ FreeAssoc ）都是圍繞 m_pFreeList 指向的空閑鏈進(jìn)行的。類的構(gòu)造函數(shù)會(huì)初始化 m_pFreeList 的值為 NULL ，所以在第一次調(diào)用 NewAssoc 函數(shù)的時(shí)候程序會(huì)申請(qǐng)新的內(nèi)存塊，此內(nèi)存塊的頭部是一個(gè) CPlex 結(jié)構(gòu)，緊接著是可以容納 m_nBlockSize 個(gè) CAssoc 結(jié)構(gòu)的空間， m_pBlocks 成員保存的是內(nèi)存塊鏈的頭指針，以后還要通過該成員調(diào)用 FreeDataChain 函數(shù)釋放所有的內(nèi)存塊。申請(qǐng)新的內(nèi)存塊以后就要向空閑鏈中添加元素了。真正從空閑鏈中移去元素的過程是很簡(jiǎn)單的，同 FreeAssoc 函數(shù)向空閑鏈中添加元素的過程非常相似，都是要改變頭指針 m_pFreeList 。

CMap* 系列和 C*List 系列均采用基于 CPlex 結(jié)構(gòu)的內(nèi)存池化管理。

CFixedAlloc 類簡(jiǎn)介

基于 CPlex 結(jié)構(gòu)的 CFixedAlloc 類（ FIXALLOC.H/ FIXALLOC.CPP ）保存的是若干節(jié)點(diǎn) CNode 的集合。 這里 CNode 只有一個(gè)成員 CNode* pNext ， pNext 指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，以便鏈化管理。實(shí)際應(yīng)用中， CNode 會(huì)有實(shí)際的數(shù)據(jù)成員，因此其構(gòu)造函數(shù)中 ASSERT (nAllocSize >= sizeof(CNode));

CFixedAlloc 是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的類，它由臨界區(qū) m_protect 提供線程安全。 m_nAllocSize 中包含了類的對(duì)象大小， m_nBlockSize 指定了每個(gè)固定內(nèi)存塊能包含的對(duì)象數(shù)，這兩個(gè)成員都在構(gòu)造函數(shù)中設(shè)置。

在類聲明中添加 DECLARE_FIXED_ALLOC() 宏，在含有類定義的 CPP 文件中添加 IMPLEMENT_FIXED_ALLOC() 宏，這樣該類將調(diào)用 CFixedAlloc 類（重載 了 operator new 和 operator delete ）對(duì)內(nèi)存進(jìn)行優(yōu)化管理。

參考：

《 Windows 程序設(shè)計(jì)》王艷平

《 用未公開的 MFC 類加強(qiáng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配 》

《 池內(nèi)春秋 -Memory Pool 的 設(shè)計(jì)哲學(xué)和無痛運(yùn)用 》

《 Apache 內(nèi)存池內(nèi)幕 》

《 碎片式內(nèi)存池的可行性分析 》

《 C++ Memory Pool 》

《 一種自適應(yīng)變長(zhǎng)塊內(nèi)存池 》

《 基于 C 語言的內(nèi)存池的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 》

《 young library 的輕量級(jí)內(nèi)存池設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 》

MFC基于CPlex結(jié)構(gòu)的內(nèi)存池化管理