C++對象池

前言

• 大量使用的對象，重複的建立和銷燬，很耗費性能，這個時候就要使用對象池技術。當物體使用時，若是對象池中有，從對象池中取出使用，沒有就建立，不使用時候，將物體放回對象池，改變狀態就是新的對象。
• 常使用在飛機彈幕遊戲中，玩家射擊的時候，會建立不少子彈對象，當子彈對象碰到敵人時，會被銷燬。不斷的建立銷燬對象時遊戲幀數會降低，致使卡屏，因此能夠使用對象池技術來解決。
• 對象池根據類型可變，必須使用模板來實現，這樣就會達到我有什麼樣類型，就會有什麼樣的對象池。

效果和代碼實現

• 下圖是程序運行的效果：

ObjectPool.h

#pragma once
#ifndef __OBJECTPOOL_H__
#define __OBJECTPOOL_H__
#include<cassert>
#include<mutex>

#ifdef _DEBUG
	#ifndef MyPrintf
	#define MyPrintf(...) printf(__VA_ARGS__)
	#endif
#else
	#ifndef MyPrintf
	#define MyPrintf(...)  
	#endif

#endif // !_Debug

template<typename T,size_t nPoolSize>
class ObjectPool
{
private:
	struct ObjectNodeHeader
	{
		ObjectNodeHeader* pNext;
		char nRef;
		bool bPool;
	};
public:
	ObjectPool()
	{
		MyPrintf("對象池初始化\n");
		_InitObjectPool();
	}
	~ObjectPool()
	{
		MyPrintf("對象池析構\n");
		if (_pBuf != nullptr)
		{
			free(_pBuf);
		}
		_pBuf = nullptr;
	}
	//釋放對象
	void freeObject(void* pObject)
	{
		MyPrintf("釋放對象%p\n", pObject);
		//計算出對象所在的對象信息頭部地址
		ObjectNodeHeader* pObjNode = (ObjectNodeHeader*)((char*)pObject - sizeof(ObjectNodeHeader));
		assert(1 == pObjNode->nRef);
		pObjNode->nRef = 0;
		if (pObjNode->bPool)
		{
			std::lock_guard<std::mutex> lock(_mutex);
			pObjNode->pNext = _pHeader;
			_pHeader = pObjNode;
		}
		else
		{
			//不在對象池
			free(pObjNode);
		}
	}

	//申請對象
	void* allocObject(size_t size)
	{
		std::lock_guard<std::mutex> lock(_mutex);
		ObjectNodeHeader* pReturn = nullptr;
		if (nullptr == _pHeader)//內存耗盡
		{

			pReturn = (ObjectNodeHeader*)malloc(sizeof(T) + sizeof(ObjectNodeHeader));
			pReturn->bPool = false;
			pReturn->nRef = 1;
			pReturn->pNext = nullptr;
			MyPrintf("內存耗盡從系統中申請對象%p\n", ((char*)pReturn) + sizeof(ObjectNodeHeader));
		}
		else
		{
			pReturn = _pHeader;
			_pHeader = _pHeader->pNext;
			assert(0 == pReturn->nRef);
			pReturn->nRef = 1;
			MyPrintf("從對象池中申請對象%p\n", ((char*)pReturn) + sizeof(ObjectNodeHeader));
		}
		//跳過頭部的信息的字節大小
		return (char*)pReturn + sizeof(ObjectNodeHeader);
	}
protected:

	void _InitObjectPool()
	{
		assert(nullptr == _pBuf);
		if (_pBuf) { return; }
		//計算對象池的大小分配空間
		size_t realsize = sizeof(ObjectNodeHeader) + sizeof(T);
		size_t bufsize = nPoolSize * realsize;
		_pBuf = (char*)malloc(bufsize);
		//初始化對象節點數據
		_pHeader = (ObjectNodeHeader*)_pBuf;
		_pHeader->bPool = true;
		_pHeader->nRef = 0;
		_pHeader->pNext = nullptr;
		//遍歷鏈表結構初始化
		ObjectNodeHeader* pPerNode = _pHeader;
		for (size_t i = 1; i < nPoolSize; ++i)
		{
			ObjectNodeHeader* pCurNode = (ObjectNodeHeader*)(_pBuf + i * realsize);
			pCurNode->bPool = true;
			pCurNode->nRef = 0;
			pCurNode->pNext = nullptr;
			pPerNode->pNext = pCurNode;
			pPerNode = pCurNode;
		}
	}

private:
	ObjectNodeHeader* _pHeader;
	char* _pBuf;
	std::mutex _mutex;
};

//對象接口模板
template<typename T,rsize_t nPoolSize>

class PoolBaseObject
{
public:
	void* operator new(size_t size)
	{
		MyPrintf("調用對象接管的new操做\n");
		//從對象池申請
		return _PoolInstance().allocObject(size);
	}
	void operator delete(void* p)
	{
		MyPrintf("調用對象接管的delete操做\n");
		_PoolInstance().freeObject(p);
	}
	template<typename ...Args>
	static T* createObject(Args ... args)
	{
		//這裏作一些不方便在構造函數中作的事
		T* obj = new T(args...);
		return obj;
	}
	static void destroyObject(T* pobject)
	{
		delete pobject;
	}
private:
	static ObjectPool<T, nPoolSize>&_PoolInstance()
	{
		static ObjectPool< T, nPoolSize>selfPoolInstance;
		return selfPoolInstance;
	}

};
#endif // !__OBJECTPOOL_H__

額外補充

int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	for (int& a:arr)
	{
		a = 666;
	}
//	for (int i = 0; i < 10; i++)
//	{
//		int&  a = arr[i];
//		a = 666;
//	}
	for (int a:arr)
	{
		cout << a << " ";
	}
	cout << endl;
 //取裏面的值不加引用，但要改值要加引用

• 空類大小是1字節，須要站位。
• 順序是new->構造->析構->delete
• foreach是隻讀循環
• for (int a:arr)這種遍歷更香 ~！！