摘要：內存池的作用直接使用系統調用會有如下弊端頻繁分配內存時會產生大量內存碎片頻繁分配內存增加系統調用開銷容易造成內存泄漏內存池是預先申請一定數量的，大小相等的內存塊作為預備使用當需要時向內存池分出一部分內存，若內存塊不夠使用時再向系統申請新的內

直接使用系統調用malloc會有如下弊端：

頻繁分配內存時會產生大量內存碎片

頻繁分配內存增加系統調用開銷

容易造成內存泄漏

內存池是預先申請一定數量的，大小相等的內存塊作為預備使用；當需要時向內存池分出一部分內存，若內存塊不夠使用時再向系統申請新的內存塊，下面就swoole的swMemoryGlobal內存池作為分析例子

swMemoryGlobal是swoole內存池實現一種方式，學習內存池主要是要掌握其數據結構的設計，memoryGlobal實現如下：

// src/memory/MemoryGlobal.c
typedef struct _swMemoryPool
{
    void *object;                                               // 指向swMemoryGlobal指針
    void* (*alloc)(struct _swMemoryPool *pool, uint32_t size);  // 分配內存函數指針
    void (*free)(struct _swMemoryPool *pool, void *ptr);        // 是否內存函數指針
    void (*destroy)(struct _swMemoryPool *pool);                // 銷毀內存函數指針
} swMemoryPool;

typedef struct _swMemoryGlobal
{
    uint8_t shared;                      
    uint32_t pagesize;                    // 指定每個swMemoryGlobal_page需要申請內存大小
    swLock lock;                          // 互斥鎖
    swMemoryGlobal_page *root_page;       // 指向第一個swMemoryGlobal_page指針，有頭指針可以銷毀內存池
    swMemoryGlobal_page *current_page;    // 指向當前swMemoryGlobal_page指針
    uint32_t current_offset;
} swMemoryGlobal;

typedef struct _swMemoryGlobal_page
{
    struct _swMemoryGlobal_page *next;    // 指向下一個節點
    char memory[0];                       // 這是一個柔性數組，用于記錄申請內存后的內存地址
} swMemoryGlobal_page;

這三者之間的關系如下：

swMemoryPool可以看做是一個類，它提過了alloc,free,destory方法，以及object屬性，object實際上是指向swMemoryGlobal的指針，而alloc,free,destory
則是對object操作，即通過alloc,free,destory操作swMemoryGlobal上的內容，例如：

// src/core/base.c
//init global shared memory
SwooleG.memory_pool = swMemoryGlobal_new(SW_GLOBAL_MEMORY_PAGESIZE, 1);
SwooleGS = SwooleG.memory_pool->alloc(SwooleG.memory_pool, sizeof(SwooleGS_t));

以上代碼是分配sizeof(SwooleGS_t)大小內存

swMemoryGlobal維護著一個鏈表，每個節點即swMemoryGlobal_page，root_page指向第一個節點，current_page指向當前節點，pagesize指為一個節點申請
內存大小，current_offset則表示一個節點已被使用內存

swoole根據swMemoryGlobal.pagesize申請指定大小的內存，如下：

// src/memory/MemoryGlobal.c
swMemoryGlobal_page *page = swMemoryGlobal_new_page(&gm);

上面說過swMemoryGlobal_page是一個鏈表節點，這里需要說明的是第一個節點，第一個節點的current_offset為sizeof(swMemoryGlobal) + sizeof(swMemoryPool);
而并非為0；如下代碼，當為第一個swMemoryGlobal_page申請內存后，立馬就為swMemoryPool和swMemoryGlobal分配內存

// src/memory/MemoryGlobal.c
gm.pagesize = pagesize;
// 系統申請一個pagesize大小內存
swMemoryGlobal_page *page = swMemoryGlobal_new_page(&gm);
if (page == NULL)
{
    return NULL;
}
if (swMutex_create(&gm.lock, shared) < 0)
{
    return NULL;
}
    
gm.root_page = page;

// page->memory為空閑內存
gm_ptr = (swMemoryGlobal *) page->memory;
gm.current_offset += sizeof(swMemoryGlobal);

// swMemoryPool指向空閑內存偏移地址，占用sizeof(swMemoryPool)內存
swMemoryPool *allocator = (swMemoryPool *) (page->memory + gm.current_offset);
gm.current_offset += sizeof(swMemoryPool);

allocator->object = gm_ptr;
allocator->alloc = swMemoryGlobal_alloc;
allocator->destroy = swMemoryGlobal_destroy;
allocator->free = swMemoryGlobal_free;

// 將gm寫入到gm_ptr，即空閑內存前sizeof(gm)用于swMemoryGlobal
memcpy(gm_ptr, &gm, sizeof(gm));

分配內存由swMemoryGlobal_alloc方法執行；該方法為swMemoryPool一個函數指針，如下

allocator->alloc = swMemoryGlobal_alloc;        // 分配方法

// src/core/base.c
//init global shared memory
SwooleG.memory_pool = swMemoryGlobal_new(SW_GLOBAL_MEMORY_PAGESIZE, 1);
SwooleGS = SwooleG.memory_pool->alloc(SwooleG.memory_pool, sizeof(SwooleGS_t));

// src/memory/MemoryGlobal.c
static void *swMemoryGlobal_alloc(swMemoryPool *pool, uint32_t size)
{
    swMemoryGlobal *gm = pool->object;
    gm->lock.lock(&gm->lock);
    if (size > gm->pagesize - sizeof(swMemoryGlobal_page)) // sizeof(swMemoryGlobal_page)為swMemoryGlobal_page類型的指針大小
    {
        swWarn("failed to alloc %d bytes, exceed the maximum size[%d].", size, gm->pagesize - (int) sizeof(swMemoryGlobal_page));
        gm->lock.unlock(&gm->lock);
        return NULL;
    }
    // 如果一個節點不夠分配內存，則重新申請一個新節點，并設置當前節點current_page為新節點
    if (gm->current_offset + size > gm->pagesize - sizeof(swMemoryGlobal_page))
    {
        swMemoryGlobal_page *page = swMemoryGlobal_new_page(gm);
        if (page == NULL)
        {
            swWarn("swMemoryGlobal_alloc alloc memory error.");
            gm->lock.unlock(&gm->lock);
            return NULL;
        }
        gm->current_page = page;
    }
    void *mem = gm->current_page->memory + gm->current_offset;
    gm->current_offset += size;
    gm->lock.unlock(&gm->lock);
    
    // 結果返回空閑內存的偏移地址
    return mem;
}

柔性數組（0長度數組）作用： 為了滿足需要變長度的結構體（結構體是可變長的）

數組名不占用空間，分配的內存是連續的

不會像定長數組一樣浪費空間

不會像指針一樣需要分別分配內存，分別釋放內存

定長數組使用方便, 但是卻浪費空間, 指針形式只多使用了一個指針的空間, 不會造成

我的筆記
柔性數組參考