熱點推薦:
您现在的位置: 電腦知識網 >> 編程 >> .NET編程 >> 正文

為C++標准庫容器寫自己的內存分配程序

2022-06-13   來源: .NET編程 
    根據sgi 的STL源碼的二級分配算法改寫的內存池分配程序只要稍微修改就可以實現共享內存方式管理使用C++標准庫容器中的mapsetmultimapmultiset測試通過vector測試通不過原因是在內存回收的時候考慮的比較簡單vector每次分配內存個數不固定回收也不固定這樣的話程序還需要繼續完善

  內存池管理程序源碼如下

   以下是引用片段:
#ifndef MY_ALLOCATOR_H_
#define MY_ALLOCATOR_H_
#include "stdafx.h"
#include <limits>
#include <iostream>
namespace happyever 
{
  enum { NODENUMS = 2 };
  union _Obj 
  {
    union _Obj* M_free_list_link;
    char M_client_data[1];    
  } ;
  typedef union _Obj Obj;
  struct _Cookie
  {
    int iShmKey;        /* 共享內存鍵值 */
    int iShmID;         /* iShmKey對應的shmid */
    int iSemKey;        /* 鎖信號鍵值 */
    int iSemID;         /* 鎖信號標識 */
    int iTotalsize;    /* 容器總容量 */
    void* pStartall;   /* 共享內存自身地址 */
    char* pStartfree;  /* 自由空間的開始地址*/
    char* pEndfree;    /* 自由空間的結束地址*/
    int iUseNum[NODENUMS];
    /*用來存放free_list中節點的size*/
    short sFreelistIndex[NODENUMS];
    /*存放分配內存節點的鏈表*/
    Obj* uFreelist[NODENUMS];
  };
  typedef struct _Cookie Cookie;
  //Obj;
  //Cookie;
  static Cookie *pHead = NULL;
  template <class T>
  class MyAlloc 
  {
  private:
    static const int ALIGN = sizeof(Obj);
    int round_up(int bytes);
    int freelist_index(int bytes);
    int freelist_getindex(int bytes);
    char* chunk_alloc(int size, int *nobjs);
    void* refill(int num,int n);
  public:
    // type definitions
    typedef T        value_type;
    typedef T*       pointer;
    typedef const T* const_pointer;
    typedef T&       reference;
    typedef const T& const_reference;
    typedef std::size_t    size_type;
    typedef std::ptrdiff_t difference_type;
    template <class U>
    struct rebind 
    {
      typedef MyAlloc<U> other;
    };
    pointer address (reference value) const 
    {
      return &value;
    }
    const_pointer address (const_reference value) const 
    {
      return &value;
    }
    MyAlloc() throw() 
    {
      std::cout<<"MyAlloc"<<std::endl;
    }
    MyAlloc(const MyAlloc& x) throw() 
    {
      std::cout<<"const MyAlloc"<<std::endl;
    }
    template <class U>
    MyAlloc (const MyAlloc<U>& x) throw()
    {
      std::cout<<"const MyAlloc<U>"<<std::endl;
    }
    ~MyAlloc() throw() 
    {
      std::cout<<"~MyAlloc"<<std::endl;
    }
    size_type max_size () const throw() 
    {
      return std::numeric_limits<std::size_t>::max() / sizeof(T);
    }
    //void PrintFreelistAndCookie();
    pointer allocate (size_type num, const void* = 0) 
    {
      pointer ret = 0;
      Obj** my_free_list;
      Obj* result;
      int index;
      // print message and allocate memory with global new
      std::cerr << "allocate " << num << " element(s)"
        << " of size " << sizeof(T) << std::endl;
      index = freelist_index(sizeof(T));
      if(index >= NODENUMS)
      {
        return NULL;
      }
      my_free_list = pHead->uFreelist + index;
      //Lock(semid,LOCK_NUM);
      result = *my_free_list;
      if (result == 0)
      {
        ret = (pointer)refill((int)num, round_up(sizeof(T)));
      }
      else
      {
        *my_free_list = result->M_free_list_link;
        ret = (pointer)result;
      }
      //UnLock(semid,LOCK_NUM);
      pHead->iUseNum[index] = pHead->iUseNum[index] + (int)num;
      if(0 == ret)
      {
        std::cerr << "alloc memory fail!" << std::endl;
        exit(1);
      }
      std::cerr << " allocated at: " << (void*)ret << std::endl;
      PrintFreelistAndCookie();
      return ret;
    }
    void construct (pointer p, const T& value) 
    {
      // initialize memory with placement new
      new((void*)p)T(value);
    }
    void destroy (pointer p) 
    {
      // destroy objects by calling their destructor
      p->~T();
    }
    void deallocate (pointer p, size_type num) 
    {
      Obj** my_free_list;
      Obj* q ;
      int index;
      index = freelist_getindex(sizeof(T));
      if(index >= NODENUMS)
      {
        std::cerr << "deallocate memory fail!" << std::endl;
        exit(1);
      }
      my_free_list = pHead->uFreelist + index;
      q = (Obj*) p;
      //Lock(semid,LOCK_NUM);
      /*這個地方可能會有問題*/
      //for(int i=0 ;i<(int)num ; i++)
      {
        q->M_free_list_link = *my_free_list;
        *my_free_list = q;
      }
      //UnLock(semid,LOCK_NUM);
      pHead->iUseNum[index] = pHead->iUseNum[index] - (int)num;
      
      std::cerr << "deallocate " << num << " element(s)"
        << " of size " << sizeof(T)
        << " at: " << (void*)p << std::endl;
      PrintFreelistAndCookie();
    }
  };
  template <class T>
  int MyAlloc<T>::round_up(int bytes)
  {
    int i;
    i = bytes;
    if(bytes < ALIGN)
    {
      i = ALIGN;
    }
    std::cout<<"round_up:bytes="<<bytes<<" , return="<<i<<std::endl;
    return i;
  };
  template <class T>
  int MyAlloc<T>::freelist_index(int bytes)
  {
    int i;
    for(i=0 ; i< NODENUMS ; i++)
    {
      if(pHead->sFreelistIndex[i] == bytes)
        break;
    }
    if(i >= NODENUMS)
    {
      for(i=0 ; i< NODENUMS ; i++)
      {
        if(pHead->sFreelistIndex[i] == 0)
        {
          pHead->sFreelistIndex[i] = bytes;
          std::cout<<"freelist_index:bytes="<<bytes<<" , return="<<i<<std::endl;
          return i;
        }
      }
    }
    std::cout<<"freelist_index:bytes="<<bytes<<" , return="<<i<<std::endl;
    return i;
  };
  template <class T>
  int MyAlloc<T>::freelist_getindex(int bytes)
  {
    int i;
    for(i=0 ; i< NODENUMS ; i++)
    {
      if(pHead->sFreelistIndex[i] == bytes)
        break;
    }
    std::cout<<"freelist_getindex:bytes="<<bytes<<" , return="<<i<<std::endl;
    return i;
  };
  template <class T>
  char* MyAlloc<T>::chunk_alloc(int size, int *nobjs)
  {
    char* result;
    int counts = *nobjs;
    int total_bytes = size * counts;
    int bytes_left = int(pHead->pEndfree - pHead->pStartfree);
    std::cout<<"chunk_alloc:total_bytes = "<<total_bytes
      <<",bytes_left = "<<bytes_left<<std::endl;
    if (bytes_left >= total_bytes)
    {
      result = pHead->pStartfree;
      pHead->pStartfree += total_bytes;
      std::cout<<"chunk_alloc:total_bytes = "<<total_bytes
        <<",result = "<<*result<<",start_free = "<<&(pHead->pStartfree)<<std::endl;
    }
    else if (bytes_left >= size)
    {
      counts = bytes_left/size;
      total_bytes = size * counts;
      result = pHead->pStartfree;
      pHead->pStartfree += total_bytes;
      *nobjs = counts;
      std::cout<<"chunk_alloc:total_bytes = "<<total_bytes<<",nobjs = "<<nobjs
        <<",result = "<<*result<<",start_free = "<<&(pHead->pStartfree)<<std::endl;
    }
    else
    {
      /*還需要處理回收其他空閒freelist裡面的空間*/
      result = NULL;
    }
    return(result);
  };
  template <class T>
  void* MyAlloc<T>::refill(int num,int n)
  {
    int counts = num;
    int *nobjs = &counts;
    char* chunk;
    Obj** my_free_list;
    Obj* result;
    Obj* current_obj;
    Obj* next_obj;
    int i;
    chunk = chunk_alloc(n, nobjs);
    if(chunk == NULL)
    {
      return(chunk);
    }
    counts = *nobjs;
    if (1 == counts)
    {
      return(chunk);
    }
    my_free_list = pHead->uFreelist + freelist_index(n);
    result = (Obj*)chunk;
    *my_free_list = next_obj = (Obj*)(chunk + n*num);
    for (i = 1; ; i++)
    {
      current_obj = next_obj;
      next_obj = (Obj*)((char*)next_obj + n);
      if (counts - 1 == i)
      {
        current_obj->M_free_list_link = 0;
        break;
      }
      else
      {
        current_obj->M_free_list_link = next_obj;
      }
    }
    return(result);
  };
/*這個函數可以改寫成自己的共享內存分配函數*/  
static void InitShm()
  {
    int i,size=1000;
    pHead = (Cookie*)malloc(sizeof(Cookie)+size);
    pHead->iTotalsize = sizeof(Cookie)+size;
    pHead->pStartall  = pHead;
    pHead->pStartfree = (char*)pHead + sizeof(Cookie);
    pHead->pEndfree   = (char*)pHead + pHead->iTotalsize;
    for(i=0 ; i <NODENUMS ; i++)
    {
      pHead->sFreelistIndex[i]=0;
      pHead->uFreelist[i]=0;
      pHead->iUseNum[i]=0;
    }
  }
  static void PrintFreelistAndCookie()
  {
    int i,j;
    Obj* my_free_list;
    std::cout<<"Cookie info :"<<std::endl;
    std::cout<<"sizeof(struct Cookie) = "<<sizeof(Cookie)<<std::endl;
    std::cout<<"Totalsize     = "<<pHead->iTotalsize<<std::endl;
    std::cout<<"UsedSize      = "<<int(pHead->pStartfree-(char*)pHead)<<std::endl;
    std::cout<<"FreepoolSize  = "<<int(pHead->pEndfree - pHead->pStartfree)<<std::endl;
    std::cout<<"Startall      = "<<&(pHead->pStartall)<<std::endl;
    std::cout<<"Startfree     = "<<&(pHead->pStartfree)<<std::endl;
    std::cout<<"Endfree       = "<<&(pHead->pEndfree)<<std::endl;
    std::cout<<"nFreelist info :"<<std::endl;
    for(i=0 ; i<NODENUMS ; i++)
    {
      j=0;
      std::cout<<"iUseNum["<<i<<"] = "<<pHead->iUseNum[i]<<std::endl;
      std::cout<<"FreelistIndex["<<i<<"] = "<<pHead->sFreelistIndex[i]<<std::endl;
      my_free_list = pHead->uFreelist[i];
      if(my_free_list->M_client_data != 0)
      {
        while(my_free_list->M_client_data != 0)
        {
          j++;
          my_free_list = my_free_list->M_free_list_link;
        }
        std::cout<<"free_list["<<i<<"]; node counts="<<j<<std::endl;
      }
    }
  }
  template <class T1, class T2>
  bool operator== (const MyAlloc<T1>&,const MyAlloc<T2>&) throw() 
  {
    return true;
  }
  template <class T1, class T2>
  bool operator!= (const MyAlloc<T1>&,const MyAlloc<T2>&) throw() 
  {
    return false;
  }
}
#endif /*MY_ALLOCATOR_H_*/
測試程序的源碼如下:

// MyStl.cpp : 定義控制台應用程序的入口點。Tw.wiNGWit.Com
//
#include "stdafx.h"
#include <map>
#include <vector>
#include <string>
#include <utility>
#include <iostream>
#include "MyAlloc.h"
using namespace std;
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
  happyever ::InitShm();
  multimap<string,int,less<string>,happyever ::MyAlloc<string> > m;
  m.insert(make_pair(string("Harry"), 32));
  m.insert(make_pair(string("Mary"), 59));
  m.insert(make_pair(string("Roger"), 18));
  m.insert(make_pair(string("Nancy"), 37));
  m.insert(make_pair(string("Mary"), 23));
  
  typedef multimap<string,int,less<string>,happyever ::MyAlloc<string> >::iterator Iter;
  for (Iter p = m.begin(); p != m.end(); p++)
  {
    cout << p->first << "," << p->second << endl;
  }
  Iter p = m.find("Harry");
  m.erase(p);
  /*p = m.find("Harry");
  cout << "Harry is: " << p->second << "." << endl;*/

  for (Iter p = m.begin(); p != m.end(); p++)
  {
    cout << p->first << "," << p->second << endl;
  }
  
  return 0;
}
以上程序在vs2005,vc6上測試通過。使用MinGW編譯的時候只需要去掉vc的預編譯頭文件
#include "stdafx.h"

  即可。

  以上程序只要稍微修改,就可以實現共享內存的管理,可以方便的使用標准庫提供的容器。加上信號量的鎖機制。

  以上為了學習而改寫的SGI的stl二級分配算法實現的。以上代碼存在一定的局限性。我另外完整實現了共享內存管理的STL標准的alloctor程序,使用posix信號量加鎖。目前應用在aix的xlC編譯環境下。因為源碼涉及公司的商業秘密,所以不能公開。但基本上以上源碼已經體現了自己管理內存的完整思路,供這方面需求的朋友一起學習研究用。


From:http://tw.wingwit.com/Article/program/net/201311/12888.html
    推薦文章
    Copyright © 2005-2022 電腦知識網 Computer Knowledge   All rights reserved.