内存池是什么原理？｜内存池简易模拟实现｜为学习高并发内存池tcmalloc做准备

**内存池的原理**

在高并发系统中，内存管理是一个关键问题。传统的malloc/free函数会导致频繁的分配和回收内存，从而引起性能瓶颈和内存碎片的问题。为了解决这些问题，设计了内存池（Memory Pool）的概念。

**什么是内存池**

内存池是一块连续的内存区域，用于管理多个小块内存的分配和回收。它通过预先分配一块大内存，然后根据需求划分出小块内存，避免了频繁的malloc/free操作。

**内存池的工作原理**

1. **预分配**:首先预分配一块大内存区域，这块内存区域被称为内存池。
2. **块大小**:根据需求划分出小块内存，每个小块内存的大小固定，通常是2^N（如4字节、8字节等）。
3. **块索引**:维护一个块索引表，记录每个小块内存的状态（空闲或已分配）。
4. **分配**:当程序需要一块内存时，首先检查是否有空闲的小块内存可用，如果有，则直接返回该块内存。
5. **回收**:当程序释放一块内存时，将其标记为空闲状态，并更新块索引表。

**内存池简易模拟实现**

下面是一个简单的内存池实现，使用C语言编写：

c#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 内存池大小（字节）
#define POOL_SIZE1024// 块大小（字节）
#define BLOCK_SIZE8typedef struct {
 int free; // 空闲块数 int used; // 已分配块数 char *pool; // 内存池指针} MemoryPool;

MemoryPool *memory_pool_init() {
 MemoryPool *mp = (MemoryPool *)malloc(sizeof(MemoryPool));
 mp->free = POOL_SIZE / BLOCK_SIZE;
 mp->used =0;
 mp->pool = (char *)malloc(POOL_SIZE);
 return mp;
}

void *memory_pool_alloc(MemoryPool *mp) {
 if (mp->free >0) {
 int block_idx = (mp->used +1) % (POOL_SIZE / BLOCK_SIZE);
 void *ptr = (void *)((char *)mp->pool + block_idx * BLOCK_SIZE);
 mp->free--;
 mp->used++;
 return ptr;
 } else {
 printf("内存不足！
");
 return NULL;
 }
}

void memory_pool_free(MemoryPool *mp, void *ptr) {
 int block_idx = (char *)ptr - (char *)mp->pool;
 mp->free++;
 mp->used--;
}

int main() {
 MemoryPool *mp = memory_pool_init();
 void *ptr1 = memory_pool_alloc(mp);
 printf("分配内存：%p
", ptr1);

 // 使用完毕后释放内存 memory_pool_free(mp, ptr1);

 return0;
}