茂之钳
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2.7 KiB
C++
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C++
#pragma once
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#include <cstddef>
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#include <vector>
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#include <new>
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namespace vde::foundation {
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/**
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* @brief 固定块大小的内存池
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*
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* 使用空闲链表实现 O(1) 的分配和释放。按固定大小的 chunk 预先分配内存，
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* 适合频繁创建/销毁同类型小对象的场景（如半边网格的顶点和面）。
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*
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* @tparam T 池中存储的对象类型
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*
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* @note 内存池不调用对象的构造函数/析构函数，仅管理原始内存
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* @note 适合 POD 类型或通过 placement new 手动管理生命周期的类型
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* @warning 不在单个对象释放时归还内存给操作系统；仅在池析构时统一释放所有 chunk
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*
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* @code{.cpp}
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* MemoryPool<Vertex> pool(4096);
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* Vertex* v = pool.allocate(); // O(1)
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* // ... 使用 v ...
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* pool.deallocate(v); // O(1)
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* @endcode
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*
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* @ingroup foundation
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*/
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template <typename T>
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class MemoryPool {
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public:
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/**
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* @brief 构造内存池
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* @param chunk_size 每个内存块可容纳的对象数（默认 1024）
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*/
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explicit MemoryPool(size_t chunk_size = 1024) : chunk_size_(chunk_size) {}
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/**
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* @brief 析构内存池，释放所有已分配的内存块
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*/
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~MemoryPool() { for (auto* p : chunks_) ::operator delete(p); }
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/**
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* @brief 从池中分配 n 个 T 对象的内存
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*
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* 当前实现忽略 n 参数，每次始终分配一个对象。
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* 若空闲链表为空，自动分配新的 chunk。
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*
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* @param n 对象数量（当前未使用，保留用于 API 兼容）
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* @return 指向未初始化内存的指针
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*
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* @pre n 应小于 chunk_size_
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*/
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T* allocate(size_t n = 1) {
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if (free_list_ == nullptr) allocate_chunk();
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T* p = static_cast<T*>(free_list_);
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free_list_ = *reinterpret_cast<void**>(free_list_);
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return p;
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}
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/**
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* @brief 将内存归还到池中
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*
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* 将对象内存插入空闲链表头部，不调用析构函数。
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*
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* @param p 之前从 allocate() 获取的指针
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*/
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void deallocate(T* p, size_t = 1) {
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*reinterpret_cast<void**>(p) = free_list_;
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free_list_ = p;
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}
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private:
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/**
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* @brief 分配一个新的内存块并初始化空闲链表
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*/
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void allocate_chunk() {
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void* chunk = ::operator new(chunk_size_ * sizeof(T));
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chunks_.push_back(chunk);
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char* base = static_cast<char*>(chunk);
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for (size_t i = 0; i < chunk_size_; ++i) {
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void* ptr = base + i * sizeof(T);
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*reinterpret_cast<void**>(ptr) = free_list_;
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free_list_ = ptr;
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}
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}
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size_t chunk_size_;
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void* free_list_ = nullptr;
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std::vector<void*> chunks_;
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};
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} // namespace vde::foundation
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