如何實現C++對象池自動回收技術

這篇文章主要介紹了如何實現C++對象池自動回收技術，具有一定借鑒價值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

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。本文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：

初始創建一定數量的對象池（也允許從外面添加對象）。

從對象池中取對象來使用。

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：

不方便，每次都需要顯式回收對象。

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：

什么時候定義刪除器？以及用shared_ptr還是unique_ptr？下面我們一起來看一下： 

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。

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。

2.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

感謝你能夠認真閱讀完這篇文章，希望小編分享的“如何實現C++對象池自動回收技術”這篇文章對大家有幫助，同時也希望大家多多支持億速云，關注億速云行業資訊頻道，更多相關知識等著你來學習!