Бьерн Страуструп - Язык программирования С++. Главы 5-7 - Небольшие объекты

5.5.6 Небольшие объекты

Если в вашей программе много небольших объектов, размещаемых в свободной памяти, то может оказаться, что много времени тратится на размещение и удаление таких объектов. Для выхода из этой ситуации можно определить более оптимальный распределитель памяти общего назначения, а можно передать обязанность распределения свободной памяти создателю класса, который должен будет определить соответствующие функции размещения и удаления.

Вернемся к классу name, который использовался в примерах с table. Он мог бы определяться так:

          struct name {
             char* string;
             name* next;
             double value;

             name(char*, double, name*);
             ~name();

             void* operator new(size_t);
             void operator delete(void*, size_t);
           private:
             enum { NALL = 128 };
             static name* nfree;
           };

Функции name::operator new() и name::operator delete() будут использоваться (неявно) вместо глобальных функций operator new() и operator delete(). Программист может для конкретного типа написать более эффективные по времени и памяти функции размещения и удаления, чем универсальные функции operator new() и operator delete(). Можно, например, разместить заранее "куски" памяти, достаточной для объектов типа name, и связать их в список; тогда операции размещения и удаления сводятся к простым операциям со списком. Переменная nfree используется как начало списка неиспользованных кусков памяти:

            void* name::operator new(size_t)
            {
              register name* p = nfree;  // сначала выделить

              if (p)
                 nfree = p->next;
              else {                // выделить и связать в список
                 name* q = (name*) new char[NALL*sizeof(name) ];
                 for (p=nfree=&q[NALL-1]; q<p; p--) p->next = p-1;
                 (p+1)->next = 0;
              }

              return p;
            }

Распределитель памяти, вызываемый new, хранит вместе с объектом его размер, чтобы операция delete выполнялась правильно. Этого дополнительного расхода памяти можно легко избежать, если использовать распределитель, рассчитанный на конкретный тип. Так, на машине автора функция name::operator new() для хранения объекта name использует 16 байтов, тогда как стандартная глобальная функция operator new() использует 20 байтов.

Отметим, что в самой функции name::operator new() память нельзя выделять таким простым способом:

          name* q= new name[NALL];

Это вызовет бесконечную рекурсию, т.к. new будет вызывать name::name().

Освобождение памяти обычно тривиально:

          void name::operator delete(void* p, size_t)
          {
             ((name*)p)->next = nfree;
             nfree = (name*) p;
          }

Приведение параметра типа void* к типу name* необходимо, поскольку функция освобождения вызывается после уничтожения объекта, так что больше нет реального объекта типа name, а есть только кусок памяти размером sizeof(name). Параметры типа size_t в приведенных функциях name::operator new() и name::operator delete() не использовались. Как можно их использовать, будет показано в $$6.7. Отметим, что наши функции размещения и удаления используются только для объектов типа name, но не для массивов names.