怎么深度剖析C++對象池自動回收技術實現

本篇文章為大家展示了怎么深度剖析C++對象池自動回收技術實現，內容簡明扼要并且容易理解，絕對能使你眼前一亮，通過這篇文章的詳細介紹希望你能有所收獲。

對象池可以顯著提高性能，如果一個對象的創建非常耗時或非常昂貴，頻繁去創建的話會非常低效。對象池通過對象復用的方式來避免重復創建對象，它會事 先創建一定數量的對象放到池中，當用戶需要創建對象的時候，直接從對象池中獲取即可，用完對象之后再放回到對象池中，以便復用。這種方式避免了重復創建耗 時或耗資源的大對象，大幅提高了程序性能。小編將探討對象池的技術特性以及源碼實現。

對象池類圖

• ObjectPool：管理對象實例的pool。

• Client：使用者。

適用性：

• 類的實例可重用。

• 類的實例化過程開銷較大。

• 類的實例化的頻率較高。

效果：

• 節省了創建類實例的開銷。

• 節省了創建類實例的時間。

• 存儲空間隨著對象的增多而增大。

問題

目前縱觀主流語言的實現方式無外乎3個步驟：

1. 初始創建一定數量的對象池（也允許從外面添加對象）。

2. 從對象池中取對象來使用。

3. 用完之后返回對象池。

一般情況下這樣是OK的，可能存在的問題是在第三步，有兩個問題：

1. 不方便，每次都需要顯式回收對象。

2. 忘記將對象放回對象池，造成資源浪費。

改進動機

解決顯式回收的問題，實現自動回收，省心省力。改進之后的對象池無須提供release方法，對象會自動回收，改進之后的類圖如下。

技術內幕

借助c++11智能指針，因為智能指針可以自定義刪除器，在智能指針釋放的時候會調用刪除器，在刪除器中我們將用完的對象重新放回對象池。思路比較簡單，但實現的時候需要考慮兩個問題：

1. 什么時候定義刪除器？

2. 用shared_ptr還是unique_ptr？

1. 什么時候定義刪除器

自定義刪除器只做一件事，就是將對象重新放入對象池。如果對象池初始化的時候就自定義刪除器的話，刪除器中的邏輯是將對象放回對象池，放回的時候無 法再定義一個這樣的刪除器，所以這種做法行不通。需要注意，回收的對象只能是默認刪除器的。除了前述原因之外，另外一個原因是對象池釋放的時候需要釋放所 有的智能指針，釋放的時候如果存在自定義刪除器將會導致對象無法刪除。只有在get的時候定義刪除器才行，但是初始創建或加入的智能指針是默認刪除器，所 以我們需要把智能指針的默認刪除器改為自定義刪除器。

1.2 用shared_ptr還是unique_ptr

因為我們需要把智能指針的默認刪除器改為自定義刪除器，用shared_ptr會很不方便，因為你無法直接將shared_ptr的刪除器修改為自 定義刪除器，雖然你可以通過重新創建一個新對象，把原對象拷貝過來的做法來實現，但是這樣做效率比較低。而unique_ptr由于是獨占語義，提供了一 種簡便的方法方法可以實現修改刪除器，所以用unique_ptr是最適合的。

1.3 實現源碼

#pragma once #include <memory> #include <vector> #include <functional>  template <class T> class SimpleObjectPool { public:     using DeleterType = std::function<void(T*)>;      void add(std::unique_ptr<T> t)     {         pool_.push_back(std::move(t));     }      std::unique_ptr<T, DeleterType> get()     {         if (pool_.empty())         {             throw std::logic_error("no more object");         }          //every time add custom deleter for default unique_ptr         std::unique_ptr<T, DeleterType> ptr(pool_.back().release(), [this](T* t)         {             pool_.push_back(std::unique_ptr<T>(t));         });          pool_.pop_back();         return std::move(ptr);     }      bool empty() const     {         return pool_.empty();     }      size_t size() const     {         return pool_.size();     }  private:     std::vector<std::unique_ptr<T>> pool_; };  //test code void test_object_pool() {     SimpleObjectPool<A> p;     p.add(std::unique_ptr<A>(new A()));     p.add(std::unique_ptr<A>(new A()));     {         auto t = p.get();         p.get();     }      {         p.get();         p.get();     }      std::cout << p.size() << std::endl; ｝

如果你堅持用shared_ptr，那么回收的時候你需要這樣寫：

std::shared_ptr<T> get() { if (pool_.empty()) {   throw std::logic_error("no more object"); }  std::shared_ptr<T> ptr = pool_.back(); auto p = std::shared_ptr<T>(new T(std::move(*ptr.get())), [this](T* t) {   pool_.push_back(std::shared_ptr<T>(t)); });  //std::unique_ptr<T, DeleterType> ptr(pool_.back().release(), [this](T* t) //{ // pool_.push_back(std::unique_ptr<T>(t)); //});  pool_.pop_back(); return p; }

這種方式需要每次都創建一個新對象，并且拷貝原來的對象，是一種比較低效的做法。代碼僅僅是為了展示如何實現自動回收對象，沒有考慮線程安全、對象池擴容策略等細節，源碼鏈接：object_pool

總結凡是需要自動回收的場景下都可以使用這種方式：在獲取對象的時候將默認刪除器改為自定義刪除器，確保它可以回收。注意，回收的智能指針使用的是 默認刪除器，可以確保對象池釋放時能正常釋放對象。同時也將獲取對象和釋放對象時，對象的控制權完全分離。其他的一些應用場景：多例模式，無需手動釋放， 自動回收。

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