C++ メモリ管理: メモリ割り当て戦略

C では、アプリケーションのパフォーマンスと信頼性を向上させるために、適切なメモリ割り当て戦略を選択することが重要です。一般的な戦略には次のものがあります。 1. malloc/realloc: メモリを手動で管理する古典的なアロケータ。 2. new/delete: malloc/realloc をカプセル化し、メモリを自動的に解放します。 3. スマート ポインタ: メモリ リークとワイルド ポインタを回避します。メモリ プール: 固定サイズのオブジェクト グループを事前に割り当てます。 5. ガベージ コレクション: 使用されなくなったオブジェクトを自動的にリサイクルします (C では一般的に使用されません)。

C メモリ管理: メモリ割り当て戦略

C では、メモリ管理は重要なトピックです。適切なメモリ割り当て戦略を選択すると、アプリケーションのパフォーマンスと信頼性が大幅に向上します。このチュートリアルでは、C での一般的なメモリ割り当て戦略について説明し、実践的な例を示します。

メモリ割り当ての基本原則

C では、メモリ割り当ては new 演算子を使用して行われます。新しく作成されたオブジェクトを保存するために、ヒープからメモリのブロックを要求します。オブジェクトのライフサイクルは、割り当てられたメモリを解放する delete 演算子を呼び出した後に終了します。

一般的なメモリ割り当て戦略

• malloc/realloc: 従来のメモリ アロケータ。メモリを手動で管理します。割り当てられたメモリを明示的に解放する必要がありますが、きめ細かい制御が可能です。
• new/delete: C 演算子。malloc/realloc をカプセル化し、自動メモリ解放を提供します。
• スマート ポインタ: std::unique_ptr や std::shared_ptr など、オブジェクトのメモリ ライフ サイクルを管理して、メモリ リークやワイルド ポインタを回避します。
• メモリ プール: 固定サイズのオブジェクトのセットを事前に割り当てて、ヒープから 1 つずつ割り当てたり解放したりすることを回避します。
• ガベージ コレクション: 使用されなくなったオブジェクトを自動的にリサイクルすることは他の言語では一般的ですが、C では一般的ではありません。

実際的なケース

大きな整数配列を割り当てる次のシナリオを考えてみましょう:

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

new を使用します。オペレータは継続的に割り当てられます。ただし、オブジェクトが解放された後のメモリはすぐに再利用できるとは限らないため、これにより メモリの断片化 が発生する可能性があります。この問題を軽減するには、メモリ プールの使用を検討してください。

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);
}

IntPool を使用して、10 個のメモリ ブロックを事前に割り当てます。配列が割り当てられるときは、現在のブロックから割り当てられ、必要に応じて次のブロックに切り替わります。このアプローチにより、メモリの断片化が軽減され、アプリケーションのパフォーマンスが向上します。

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