C++ 記憶體管理：記憶體分配策略

在 C 中，选择合适的内存分配策略对提高应用性能和可靠性至关重要。常见的策略包括：1. malloc/realloc：手动管理内存的经典分配器；2. new/delete：C 操作符，对 malloc/realloc 封装并自动释放内存；3. 智能指针：避免内存泄漏和野指针；4. 内存池：预先分配固定大小对象组；5. 垃圾回收：自动回收不再使用的对象（在 C 中不常用）。

C 内存管理：内存分配策略

在 C 中，内存管理是一个至关重要的主题。选择适当的内存分配策略可以显著提升应用程序的性能和可靠性。本教程将讨论 C 中常见的内存分配策略，并提供实战案例。

内存分配基本原理

在 C 中，内存分配是通过使用 new 运算符完成的。它从堆中请求一块内存，存储新创建的对象。对象的生命周期在调用 delete 运算符后结束，该操作释放分配的内存。

常见的内存分配策略

• malloc/realloc： 经典内存分配器，手动管理内存。它要求显式释放分配的内存，但提供了细粒度的控制。
• new/delete： C 操作符，对 malloc/realloc 进行了封装，并提供自动内存释放。
• 智能指针： 如 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr，管理对象的内存生命周期，避免内存泄漏和野指针。
• 内存池： 预先分配一组固定大小的对象，避免从堆中逐个分配和释放。
• 垃圾回收： 自动回收不再使用的对象，在其他语言中很常见，但在 C 中并不常用。

实战案例

考虑以下分配大量整数数组的场景：

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

使用 new 运算符进行连续分配。但是，这可能会导致 内存碎片化，因为释放对象后的内存并非总是可以立即重新使用。为了减轻这个问题，可以考虑使用 内存池。

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);
}

通过使用 IntPool，我们预先分配了 10 个内存块。当分配数组时，它从当前块分配，然后在必要时切换到下一个块。这种方法减少了内存碎片化，提高了应用程序的性能。

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