C++ Memory System Part3 : 优化
前面的系列我们讲了自定义new和delete操作,其中针对deleteArray的问题还有需要优化的地方。我们这次就针对POD类型进行一次优化。
下面的代码是针对POD类型的模板函数实现,分别为NewArrayPOD和DeleteArrayPOD:
template <typename T, class ARENA> T* NewArrayPOD(ARENA& arena, size_t N, const char* file, int line) { return static_cast(arena.Allocate(sizeof(T)*N, file, line)); } template <typename T, class ARENA> void DeleteArrayPOD(T* ptr, ARENA& arena) { arena.Free(ptr); }
从上面可以看出,针对POD类型,我们不需要调用析构函数,只需要将内存释放即可,所以其区别于非POD类型。但是如果实现了POD和非POD两个版本的函数,该如何让我们的宏根据类型自己调用合适的函数呢?
我们采用的方式是放弃NewArrayPOD和DeleteArrayPOD这种另外实现一个函数的方式,而是重载NewArray和DeleteArray函数,使宏根据参数来正确调用对应的函数。我们首先要实现的是一个traits-class,它用来判断一个类型是不是POD类型。这可以通过定义一个基础模板类和一些特化版本来实现,代码如下:
template <typename T> struct IsPOD { static const bool Value = false; }; template <> struct IsPOD<char> { static const bool Value = true; }; template <> struct IsPOD<int> { static const bool Value = true; }; // etc.
对于任何一个给定的类型T,我们可以通过编译期常量IsPOD<T>::value来确定T是否为一个POD类型。当然了,如果使用了C++11及以后的标准,标准库中就实现了std::is_pod。
两个重载版本的函数实现如下:
template <typename T, class ARENA> T* NewArray(ARENA& arena, size_t N, const char* file, int line, NonPODType) { // implementation for non-POD types } template <typename T, class ARENA> T* NewArray(ARENA& arena, size_t N, const char* file, int line, PODType) { // implementation for POD types } template <typename T, class ARENA> void DeleteArray(T* ptr, ARENA& arena, NonPODType) { // implementation for non-POD types } template <typename T, class ARENA> void DeleteArray(T* ptr, ARENA& arena, PODType) { // implementation for POD types }
当然了,看到上面的代码后,你可能会问,C++的重载是根据类型来的,又不是根据值,我们不能只通过一个true和一个false来重载函数。所以为了让上面的代码能够正确工作,我们需要再实现一个模板黑魔法称为type-based dispatching。
template <bool I> struct IntToType { }; typedef IntToType<false> NonPODType; typedef IntToType<true> PODType;
这样,我们就可以将上一节中的宏定义修改为:
// old version #define ME_NEW_ARRAY(type, arena) NewArray<TypeAndCount<type>::Type>(arena, TypeAndCount<type>::Count, __FILE__, __LINE__) // new version #define ME_NEW_ARRAY(type, arena) NewArray<TypeAndCount<type>::Type>(arena, TypeAndCount<type>::Count, __FILE__, __LINE__, IntToType<IsPOD<TypeAndCount<type>::Type>::Value>())
有点小长,但是如果理解了背后的技巧和原理,实现起来其实并不复杂。但是我们还有最后一个问题,就是在宏定义#define OM_DELETE_ARRAY(object, arena) DeleteArray(object, arena)中不能直接使用Is_POD<T>方法,因为obejct本身是一个值,不是一个一个类型,我们又不想显式的再用一个参数来制定类型,因为编译器已经知道了类型,所以我们要做的就是让编译器自己推到出类型再调用DeleteArray函数,所以我们只需将DeleteArray函数封装在一个模板函数中,就可以实现这一点,代码如下:
template <typename T, class ARENA> void DeleteArray(T* ptr, ARENA& arena) { DeleteArray(ptr, arena, IntToType<IsPOD<T>::Value>()); }
至此为止,我们对POD和非POD类型的优化工作已经结束,现在我们可以高效的使用自定义的OM_NEW_ARRAY和OM_DELETE_ARRAY了。
参考link:
https://stoyannk.wordpress.com/2018/01/10/generic-memory-allocator-for-c-part-3/
https://bitsquid.blogspot.com/2010/09/custom-memory-allocation-in-c.html
https://blog.molecular-matters.com/