應(yīng)用程序分配內(nèi)存的方法，對程序的執(zhí)行性能有著深刻的影響。目前，通用的內(nèi)存分配方法本質(zhì)上已非常高效，但仍有改進(jìn)的空間。
內(nèi)存分配，不可一層不變
今天，對絕大多數(shù)程序來說，通用的內(nèi)存分配方法--此處指代分配算符（Allocator：即malloc或new），已達(dá)到了理想的速度及滿足了低碎片率的要求，然而，在內(nèi)存分配領(lǐng)域，一丁點(diǎn)的信息都值得探討很久，某些特定程序關(guān)于分配模式的信息，將有助于實(shí)現(xiàn)專門的分配算符，可顯著地提高大多數(shù)高性能要求程序的性能底線。有時，當(dāng)通用內(nèi)存分配算符平均耗費(fèi)幾百個時鐘周期時，一個良好的自定義內(nèi)存分配算符可能只需要不到半打的周期。
這就是為什么大多數(shù)高性能、高要求的應(yīng)用程序（如GCC、Apache、Microsoft SQL Server），都有著它們自己的內(nèi)存分配算符。也許，把這些專門的內(nèi)存分配算符歸納起來，放進(jìn)一個庫中，是個不錯的想法，但是，你的程序可能有不同的分配模式，其需要另外的內(nèi)存分配算符，那怎么辦呢？
等等，還有呢，如果我們設(shè)計了一種特殊用途的內(nèi)存分配算符，就可以不斷發(fā)展下去，由此可從中篩選出一些，來組成一個通用目的的內(nèi)存分配算符，如果此通用分配算符優(yōu)于現(xiàn)有的通用分配算符，那么此項(xiàng)設(shè)計就是有效及實(shí)用的。
下面的示例使用了Emery小組的庫--HeapLayers（http://heaplayers.org/），為了定義可配置的分配算符，其中使用了mixins（在C++社區(qū)中，也被稱為Coplien遞歸模式）：通過參數(shù)化的基來定義類，每一層中只定義兩個成員函數(shù)，malloc和free：
template
struct Allocator : public T {
void * malloc(size_t sz);
void free(void* p);
//系統(tǒng)相關(guān)的值
enum { Alignment = sizeof(double) };
//可選接口e
size_t getSize(const void* p);
};
在每一層的實(shí)現(xiàn)中，都有可能向它的基類請求內(nèi)存，一般來說，一個不依賴于外界的內(nèi)存分配算符，都會處在層次的頂層--直接向前請求系統(tǒng)的new和delete操作符、malloc和free函數(shù)。在HeapLayers的術(shù)語中，沒有頂層堆，以下是示例：
struct MallocHeap {
void * malloc(size_t sz) {
return std::malloc(sz);
}
void free(void* p) {
return std::free(p);
}
};
為獲取內(nèi)存，頂層堆也能通過系統(tǒng)調(diào)用來實(shí)現(xiàn)，如Unix的sbrk或mmap。getSize函數(shù)的情況就比較特殊，不是每個人都需要它，定義它只是一個可選項(xiàng)。但如果定義了它，你所需做的只是插入一個存儲內(nèi)存塊大小的層，并提供getSize函數(shù)，見例1：
例1：
template
class SizeHeap {
union freeObject {
size_t sz;
double _dummy; //對齊所需
};
public:
void * malloc(const size_t sz) {
//添加必要的空間
freeObject * ptr = (freeObject *)SuperHeap::malloc(sz + sizeof(freeObject));
//存儲請求的大小
ptr->sz = sz;
return ptr + 1;
}
void free(void * ptr) {
SuperHeap::free((freeObject *) ptr - 1);
}
static size_t getSize (const void * ptr) {
return ((freeObject *)ptr - 1)->sz;
}
};
SizeHeap是怎樣實(shí)現(xiàn)一個實(shí)用的層，并掛鉤于它基類的malloc與free函數(shù)的示例，它在完成一些額外的工作之后，把修改好的結(jié)果返回給使用者。SizeHeap為存儲內(nèi)存塊大小，分配了額外的內(nèi)存，再加上適當(dāng)?shù)男⌒恼{(diào)整（指union），盡可能地避免了內(nèi)存數(shù)據(jù)對齊問題。不難想像，我們可構(gòu)建一個debug堆，其通過特定模式在內(nèi)存塊之前或之后填充了一些字節(jié)，通過檢查是否模式已被保留，來確認(rèn)內(nèi)存的溢出。事實(shí)上，這正是HeapLayers的DebugHeap層所做的，非常的簡潔。
內(nèi)存分配，不可一層不變
今天，對絕大多數(shù)程序來說，通用的內(nèi)存分配方法--此處指代分配算符（Allocator：即malloc或new），已達(dá)到了理想的速度及滿足了低碎片率的要求，然而，在內(nèi)存分配領(lǐng)域，一丁點(diǎn)的信息都值得探討很久，某些特定程序關(guān)于分配模式的信息，將有助于實(shí)現(xiàn)專門的分配算符，可顯著地提高大多數(shù)高性能要求程序的性能底線。有時，當(dāng)通用內(nèi)存分配算符平均耗費(fèi)幾百個時鐘周期時，一個良好的自定義內(nèi)存分配算符可能只需要不到半打的周期。
這就是為什么大多數(shù)高性能、高要求的應(yīng)用程序（如GCC、Apache、Microsoft SQL Server），都有著它們自己的內(nèi)存分配算符。也許，把這些專門的內(nèi)存分配算符歸納起來，放進(jìn)一個庫中，是個不錯的想法，但是，你的程序可能有不同的分配模式，其需要另外的內(nèi)存分配算符，那怎么辦呢？
等等，還有呢，如果我們設(shè)計了一種特殊用途的內(nèi)存分配算符，就可以不斷發(fā)展下去，由此可從中篩選出一些，來組成一個通用目的的內(nèi)存分配算符，如果此通用分配算符優(yōu)于現(xiàn)有的通用分配算符，那么此項(xiàng)設(shè)計就是有效及實(shí)用的。
下面的示例使用了Emery小組的庫--HeapLayers（http://heaplayers.org/），為了定義可配置的分配算符，其中使用了mixins（在C++社區(qū)中，也被稱為Coplien遞歸模式）：通過參數(shù)化的基來定義類，每一層中只定義兩個成員函數(shù)，malloc和free：
template
struct Allocator : public T {
void * malloc(size_t sz);
void free(void* p);
//系統(tǒng)相關(guān)的值
enum { Alignment = sizeof(double) };
//可選接口e
size_t getSize(const void* p);
};
在每一層的實(shí)現(xiàn)中，都有可能向它的基類請求內(nèi)存，一般來說，一個不依賴于外界的內(nèi)存分配算符，都會處在層次的頂層--直接向前請求系統(tǒng)的new和delete操作符、malloc和free函數(shù)。在HeapLayers的術(shù)語中，沒有頂層堆，以下是示例：
struct MallocHeap {
void * malloc(size_t sz) {
return std::malloc(sz);
}
void free(void* p) {
return std::free(p);
}
};
為獲取內(nèi)存，頂層堆也能通過系統(tǒng)調(diào)用來實(shí)現(xiàn)，如Unix的sbrk或mmap。getSize函數(shù)的情況就比較特殊，不是每個人都需要它，定義它只是一個可選項(xiàng)。但如果定義了它，你所需做的只是插入一個存儲內(nèi)存塊大小的層，并提供getSize函數(shù)，見例1：
例1：
template
class SizeHeap {
union freeObject {
size_t sz;
double _dummy; //對齊所需
};
public:
void * malloc(const size_t sz) {
//添加必要的空間
freeObject * ptr = (freeObject *)SuperHeap::malloc(sz + sizeof(freeObject));
//存儲請求的大小
ptr->sz = sz;
return ptr + 1;
}
void free(void * ptr) {
SuperHeap::free((freeObject *) ptr - 1);
}
static size_t getSize (const void * ptr) {
return ((freeObject *)ptr - 1)->sz;
}
};
SizeHeap是怎樣實(shí)現(xiàn)一個實(shí)用的層，并掛鉤于它基類的malloc與free函數(shù)的示例，它在完成一些額外的工作之后，把修改好的結(jié)果返回給使用者。SizeHeap為存儲內(nèi)存塊大小，分配了額外的內(nèi)存，再加上適當(dāng)?shù)男⌒恼{(diào)整（指union），盡可能地避免了內(nèi)存數(shù)據(jù)對齊問題。不難想像，我們可構(gòu)建一個debug堆，其通過特定模式在內(nèi)存塊之前或之后填充了一些字節(jié)，通過檢查是否模式已被保留，來確認(rèn)內(nèi)存的溢出。事實(shí)上，這正是HeapLayers的DebugHeap層所做的，非常的簡潔。