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C++ 内存管理:内存分配策略May 02, 2024 pm 04:39 PM
c++内存分配

在 C 中,选择合适的内存分配策略对提高应用性能和可靠性至关重要。常见的策略包括:1. malloc/realloc:手动管理内存的经典分配器;2. new/delete:C 操作符,对malloc/realloc 封装并自动释放内存;3. 智能指针:避免内存泄漏和野指针;4. 内存池:预先分配固定大小对象组;5. 垃圾回收:自动回收不再使用的对象(在C 中不常用)。

C++ 内存管理:内存分配策略

C 内存管理:内存分配策略

在 C 中,内存管理是一个至关重要的主题。选择适当的内存分配策略可以显着提升应用程序的性能和可靠性。本教程将讨论 C 中常见的内存分配策略,并提供实战案例。

内存分配基本原理

在 C 中,内存分配是通过使用 new 运算符完成的。它从堆中请求一块内存,存储新创建的对象。对象的生命周期在调用 delete 运算符后结束,该操作释放分配的内存。

常见的内存分配策略

  • malloc/realloc: 经典内存分配器,手动管理内存。它要求显式释放分配的内存,但提供了细粒度的控制。
  • new/delete: C 操作符,对 malloc/realloc 进行了封装,并提供自动内存释放。
  • 智能指针: 如 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr,管理对象的内存生命周期,避免内存泄漏和野指针。
  • 内存池: 预先分配一组固定大小的对象,避免从堆中逐个分配和释放。
  • 垃圾回收: 自动回收不再使用的对象,在其他语言中很常见,但在 C 中并不常用。

实战案例

考虑以下分配大量整数数组的场景:

int* arr = new int[1000000];  // 分配 100 万个整数

使用new 运算符进行连续分配。但是,这可能会导致 内存碎片化,因为释放对象后的内存并非总是可以立即重新使用。为了减轻这个问题,可以考虑使用 内存池

class IntPool {
public:
    IntPool() {
        // 预先分配 10 个内存块,每个块包含 10000 个整数
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            blocks.push_back(new int[10000]);
        }
        current_block = blocks.begin();
    }

    int* allocate(int count) {
        // 从当前内存块分配
        if (*current_block + count <= blocks[0] + 10000) {
            int* ptr = *current_block;
            *current_block += count;
            return ptr;
        } else {
            // 切换到下一个内存块
            current_block++;
            return allocate(count);
        }
    }

    void deallocate(int* ptr, int count) {
        // 释放内存,但保留内存块
        *current_block = ptr;
    }

private:
    std::vector<int*> blocks;
    std::vector<int*>::iterator current_block;
};

int main() {
    IntPool pool;
    int* arr = pool.allocate(1000000);

    // 使用数组

    pool.deallocate(arr, 1000000);
}

通过使用 IntPool,我们预先分配了 10 个内存块。当分配数组时,它从当前块分配,然后在必要时切换到下一个块。这种方法减少了内存碎片化,提高了应用程序的性能。

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