C++内存管理-重载内存管理函数
记录学习的点点滴滴,参考侯捷<<C++内存管理>>
我们先重载一下C++的几个内存管理函数 operator new, operator new[], operator delete, operator delete[]
1.创建一个类
- class Foo
- {
- private:
- int _id; //
- long _data;//
- string _str;//
- public:
- Foo():_id()
- {
- cout << "default ctor.this=" << this << " id=" << _id << endl;
- }
- Foo(int a):_id(a)
- {
- cout << "ctor.this=" << this << " id=" << _id << endl;
- }
- // virtual
- ~Foo()
- {
- cout << "dtor.this=" << this << " id=" << _id << endl;
- }
- //申请内存的函数必须是必须是静态的 调用这个函数时一般都是正在创建这个对象 所以当调用时你这个对象还不存在 所以需要声明成静态
- static void* operator new(size_t size);
- static void operator delete(void* pdead, size_t size);
- static void* operator new[](size_t size);
- static void operator delete[](void* pdead, size_t size);
- };
上一节提到过operator new 和 operator delete的实现是基于malloc()和free() 这边也直接在函数内声明这两个函数
- void* Foo::operator new(size_t size)//size 为将要申请的内存大小
- {
- Foo* p = (Foo*)malloc(size);
- cout <<"operator new().sizeof()="<< size << " return=" << p <<endl;
- return p; //p 为内存起始点
- }
- void Foo::operator delete(void* pdead, size_t size)//pdead 删除点 和上面的p为同一个位置 size 为将要删除的内存大小
- {
- cout <<"operator delete.pdead=" << pdead << " size=" << size <<endl;
- cout << endl;
- free(pdead);
- }
- void* Foo::operator new[](size_t size)
- {
- Foo* p = (Foo*)malloc(size);
- cout <<"operator new[].size="<< size <<" return=" << p << endl;
- return p;
- }
- void Foo::operator delete[](void* pdead, size_t size)
- {
- cout<< "operator delete[].pdead=" << pdead << " size="<< size <<endl;
- cout << endl;
- free(pdead);
- }
下面调用一下测试函数
- void test()
- {
- cout << "sizeof(Foo)="<<sizeof(Foo) << endl;
- Foo* p = new Foo();
- delete p;
- Foo* pArray = new Foo[];
- delete [] pArray;
- }
下图示侯捷在<<C++内存管理>> 在VC6上的内存管理图片
- class A
- {
- int a;
- ...
- int j;//共10个int型变量
- }
那么这个类的Debug版实际内存应该是下图这种
这个图片分为 白色的上下cookie 上下cookie占8字节 10个灰色的data数据占40字节 12字节的补全字节 和一个橙色的4字节空位,
上面我用的是Qt的编译器
看上面log的第7行 "operator new[].size=64 return = 0x8714c0" 起始内存点在0x8714c0.但是构造函数的内存起点是0x8714c4
那么这4个字节就是上图白色部分的cookie,它的内存分配应该是下图所示
那么当我们每创建一组这样的数据,那就会有上下两个cookie(8字节),那么当我们创建多组数据的话就会有很多组cookie,那么就会占用一些花销
有一种方法减少这种内存的花销,那就是内存池操作
内存池
先说一下内存池的优点
1.减少malloc的使用,提高运行效率
2.可以指定对齐方式
3.减少内存碎片,减少cookie
创建一个Screen类
- class Screen
- {
- public:
- Screen(int x): i(x)
- {
- //todo
- }
- int get()
- {
- return i;
- }
- void* operator new(size_t);
- void operator delete(void*, size_t);
- private:
- Screen* next;//4bit
- static Screen* freeStore;
- static const int screenChunk;//想要创建多少组
- private:
- int i; //4bit
- };
- Screen* Screen::freeStore = ;
- const int Screen::screenChunk = ;
重载operator new(创建内存池)和operator delete
- void* Screen::operator new(size_t size)
- {
- Screen* p;
- if(!freeStore)
- {
- //linked list是空的,所以申请一大块内存
- size_t chunk = screenChunk * size; //192 Screen的内存大小为8共24组 24 * 8 = 192
- freeStore = p = reinterpret_cast<Screen*>(new char[chunk]);
- cout << "startPisotion: " << p << endl;
- //将一大块内存分割成片段,当做linked list串接起来
- for(; p != &freeStore[screenChunk-]; ++p)
- {
- p->next = p+;
- }
- p->next = ;
- }
- p = freeStore;
- freeStore = freeStore->next;
- return p;
- }
- void Screen::operator delete(void* p, size_t)
- {
- //将delete object插回 free list前端
- (static_cast<Screen*>(p)) -> next = freeStore;
- freeStore = static_cast<Screen*>(p);
- }
测试代码
- void test()
- {
- cout << sizeof(Screen) << endl;
- size_t const N = ;
- Screen* p[N];
- cout << "overload operator new" << endl;
- for(int i=; i<N; i++)
- {
- p[i] = new Screen(i);
- }
- for(int i = ; i<; i++)
- {
- cout << p[i] << endl;//输出每个Screen的内存起点
- }
- for(int i=; i<N; i++)
- {
- delete p[i];
- }
- cout << "glob operator new" << endl;
- Screen* q[N];
- for(int i=; i<N; i++)
- {
- q[i] = ::new Screen(i);
- }
- for(int i = ; i<; i++)
- {
- cout << q[i] << endl;
- }
- for(int i=; i<N; i++)
- {
- ::delete q[i];
- }
- }
测试结果
你会发现调用全局的和调用重载的函数结果差别会很大
全局operator new的默认对齐方式是16字节对齐而且会发现没有了cookie,而且减少了malloc得使用提高使用效率
测试代码
- namespace wzj03_class12_15 {
- class Screen
- {
- public:
- Screen(int x): i(x)
- {
- //todo
- }
- int get()
- {
- return i;
- }
- void* operator new(size_t);
- void operator delete(void*, size_t);
- private:
- Screen* next;//4bit
- static Screen* freeStore;
- static const int screenChunk;
- private:
- int i; //4bit
- };
- Screen* Screen::freeStore = ;
- const int Screen::screenChunk = ;
- void* Screen::operator new(size_t size)
- {
- Screen* p;
- if(!freeStore)
- {
- //linked list是空的,所以申请一大块内存
- size_t chunk = screenChunk * size; //192 Screen的内存大小为8共24组 24 * 8 = 192
- freeStore = p = reinterpret_cast<Screen*>(new char[chunk]);
- cout << "startPisotion: " << p << endl;
- //将一大块内存分割成片段,当做linked list串接起来
- for(; p != &freeStore[screenChunk-]; ++p)
- {
- p->next = p+;
- }
- p->next = ;
- }
- p = freeStore;
- freeStore = freeStore->next;
- return p;
- }
- void Screen::operator delete(void* p, size_t)
- {
- //将delete object插回 free list前端
- (static_cast<Screen*>(p)) -> next = freeStore;
- freeStore = static_cast<Screen*>(p);
- }
- void test()
- {
- cout << sizeof(Screen) << endl;
- size_t const N = ;
- Screen* p[N];
- cout << "overload operator new" << endl;
- for(int i=; i<N; i++)
- {
- p[i] = new Screen(i);
- }
- for(int i = ; i<; i++)
- {
- cout << p[i] << endl;
- }
- for(int i=; i<N; i++)
- {
- delete p[i];
- }
- cout << "glob operator new" << endl;
- Screen* q[N];
- for(int i=; i<N; i++)
- {
- q[i] = new Screen(i);
- }
- for(int i = ; i<; i++)
- {
- cout << q[i] << endl;
- }
- for(int i=; i<N; i++)
- {
- delete q[i];
- }
- }
- }
这段代码是封装了一个小型内存池
- namespace wzj03_class12_15_1 {
- class myAllocator
- {
- private:
- struct obj
- {
- struct obj* next;
- };
- public:
- void* allocate(size_t);
- void deallocate(void*, size_t);
- private:
- obj* freeStore = nullptr;
- const int CHUNK = ;
- };
- void myAllocator::deallocate(void* p, size_t size)
- {
- cout << "myAllocator::deallocate" << "size: " << size <<endl;
- ((obj*)p)->next = freeStore;
- freeStore = (obj*)p;
- }
- void* myAllocator::allocate(size_t size)
- {
- cout << "myAllocator::allocate" << "size: " << size <<endl;
- obj* p;
- if(!freeStore)
- {
- size_t chunk = CHUNK * size;
- freeStore = p = (obj*)malloc(chunk);
- for(int i=; i<(CHUNK-); ++i)
- {
- p->next = (obj*)((char*)p + size);
- p = p->next;
- }
- p->next = nullptr;
- }
- p= freeStore;
- freeStore = freeStore -> next;
- return p;
- }
- class Foo
- {
- public:
- long L;
- string str;
- static myAllocator myAlloc;
- public:
- Foo(long l): L(l)
- {
- //todo
- }
- static void* operator new(size_t size)
- {
- return myAlloc.allocate(size);
- }
- static void operator delete(void* pdead, size_t size)
- {
- return myAlloc.deallocate(pdead, size);
- }
- };
- myAllocator Foo::myAlloc;
- void test()
- {
- cout << sizeof(Foo) << endl;
- size_t const N = ;
- Foo* p[N];
- cout << "overload operator new" << endl;
- for(int i=; i<N; i++)
- {
- p[i] = new Foo(i);
- }
- for(int i = ; i<N; i++)
- {
- cout << p[i] << endl;
- }
- for(int i=; i<N; i++)
- {
- delete p[i];
- }
- cout << "glob operator new" << endl;
- Foo* q[N];
- for(int i=; i<N; i++)
- {
- q[i] = ::new Foo(i);
- }
- for(int i = ; i<N; i++)
- {
- cout << q[i] << endl;
- }
- for(int i=; i<N; i++)
- {
- ::delete q[i];
- }
- }
- }
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