用于std :: list和std :: map的Visual C++ 11堆栈分配器

Question

我想提高列表和映射的特定用法的性能,其中项目的数量具有100000的硬限制.在这种情况下,STL默认分配器显然不是最佳选择,因为清理所有成千上万的小物件需要很长时间(> 10秒!).更不用说所有其他潜在问题了.

因此,显然要改进这一点,我可以预先分配正确的内存量以包含所有列表/映射节点.到目前为止,我已经能够实现默认分配器的工作版本(通过从std :: allocator_traits派生),它为每个节点使用alloc/free.但我正在努力找出如何修改它以允许"有状态"使用,例如,我非常简单的堆栈:

using namespace std;
class MemPoolStack
{
public:
    size_t Size;
    size_t Mult;
    size_t Total;
    size_t Top;
    size_t Last;
    unique_ptr<byte[]> Data;
    unique_ptr<size_t[]> Nexts;

    MemPoolStack(size_t size, size_t mult) :
        Size(size),
        Mult(mult),
        Total(size * mult),
        Top(0),
        Last(0),
        Data(new byte[Total]),
        Nexts(new size_t[Size])
    {
    }
    size_t& Next(size_t i)
    {
        return *(Nexts.get() + i);
    }
    void* Pop()
    {
        byte* p = nullptr;
        if(Top<Size)
        {
            p = Data.get() + (Top * Mult);
            bool last = (Top==Last);
            size_t next = last ? Top+1 : Next(Top);
            if(last) Next(Top) = next;
            Top = next;
            if(Top>Last) Last=Top;
        }
        else
        {
            p = nullptr;
        }
        return p;
    }
    bool Push(void* p)
    {
        ptrdiff_t diff = (byte*)p - Data.get();
        size_t index = ((size_t)diff / Mult);
        if(diff>=0 && index<Size)
        {
            Next(index) = Top;
            Top = index;
            return true;
        }
        return false;
    }
};

template <class T> struct MemPool
{
    typedef T value_type;
    MemPool() throw() {}
    template <class U> MemPool (const MemPool<U>&) throw() {}
    template <class U> struct rebind { typedef MemPool<U> other; }; //off-topic: why doesn't allocator_traits define this?
    T* allocate (size_t n) 
    {
        return static_cast<T*>(malloc(n*sizeof(T))); 
    }
    void deallocate (T* p, size_t n) 
    { 
        free(p); 
    }
};

template <class T, class U>
bool operator== (const MemPool<T>&, const MemPool<U>&) throw()
{return true;}

template <class T, class U>
bool operator!= (const MemPool<T>&, const MemPool<U>&) throw()
{return false;}

我正在实例化我的列表和地图,如下所示:

list<TKey, MemPool<TKey>> Keys;
map<TKey, MapType, less<TKey>, MemPool<MapType>> Map;

这MemPoolStack本身并不是真正的问题,它可能有错误,但它仅仅是出于示例目的.关键是MemPoolStack该类将a存储unique_ptr到预分配的内存和一些其他成员变量.

问题在于我需要MemPoolStack在MemPool类中引用一些内容,因此Visual C++ 11映射或列表构建分配器的所有不同方式最终都会为MemPoolStack每个列表或映射生成一个实例.然后我可以使用MemPoolStack::Pop()in MemPool::allocate()和MemPoolStack::Push()in MemPool::deallocate().

我还需要一种方法来初始构造我的分配器,指定大小.我试图把一个shared_ptr<MemPoolStack>在MemPool,但它结束了迷路的时候列表决定调用分配的默认构造函数...

我也愿意抛弃所有这些代码,以便为原始问题提供一个很好的替代解决方案.

Answer 1

由于您需要一个底层池，并且分配器可以复制和重新绑定，因此您无法将状态直接存储在分配器中。

您可以做的就是存储一个指向您的状态的指针（或 a shared_ptr），以便分配器的副本浅复制该指针，引用相同的底层池。

请注意，您要么需要为分配器编写默认构造函数，并让它创建一个新的后备池，要么需要使用特定后备池创建一个分配器实例并将其传递给容器构造函数。

所以这：

list<TKey, MemPool<TKey>> Keys;

将默认构造一个分配器（类似于MemPool<list<TKey>::node>），并且该分配器实例必须创建自己的后备状态；而这个：

list<TKey, MemPool<TKey>> MoreKeys(Keys);

将通过您必须提供的方法复制原始分配器实例select_on_container_copy_construction() const（这样您就可以使两个容器及其单独的分配器实例共享同一个池）；最后是这个：

map<TKey, MapType, less<TKey>, MemPool<MapType>> Map(MemPool<MapType>(my_pool));

将使用指定的后备池。