内存池设计

题目：频繁的内存操作new，delete是比较耗时的操作，为了减少这些操作，一般都会设计自己的内存分配器。一个程序需要频繁使用大小在512Byte到200KByte不定长的内存，请您设计一个高效的内存分配器？
考虑设计的重要关注点和大致思路，空间使用率等。

一、结构：
1） 首先假设内存分配器的最小内存分配单元为mem_unit,需要确定最小分配单元的大小。如果设置太小，将使得内存单元过于琐碎，过大则造成空间浪费。基于这个考虑，设置多个大小类别的mem_unit。申请内存单元时，将分配能够满足该大小的最小内存单元。
2） 由于同一类别的mem_unit是随机申请的，空间不连续，所以采用单向链表结构管理同一类别的mem_unit。
3） 为了能够快速定位某一个类别的men_unit_list, 通过对men_unit的size进行hash建立索引。
基于以上三点考虑，建立的内存分配器结构如下图：

二、流程
1） 申请内存
根据申请内存的大小选择合适的mem_unit, 若相应的mem_unit_list为NULL，则向操作系统申请内存空间，然后构建mem_unit进行分配；若mem_unit_list不为NULL，则从中取出mem_unit进行分配。
2） 释放内存
将men_unit添加到相应的mem_list中。

三、总结
1） 申请内存时间复杂度为O(1)，释放内存时间复杂度为O(1);
2） 存在空间浪费，单个mem_unit最大浪费4KB；
3） 只申请内存不释放，因此对于内存波动大的应用空间浪费会比较严重；
4） 多线程应用时，每个mem_unit_list必须是线程安全的。