0

0

C++如何实现对象池?(减少频繁new/delete)

冰火之心

冰火之心

发布时间:2026-02-22 16:00:43

|

334人浏览过

|

来源于php中文网

原创

优先用 std::vector,但必须配合 reserve() 预分配;std::deque 因分段存储破坏内存局部性,导致 tlb miss 上升,回收更慢。

c++如何实现对象池?(减少频繁new/delete)

对象池该用 std::vector 还是 std::deque 存储空闲对象?

直接说结论:优先用 std::vector,但必须配合 reserve() 预分配;std::deque 表面“自动扩容友好”,实际会破坏内存局部性,反而拖慢回收速度。

常见错误是只管 push/pop,不控制内存布局。对象池的核心价值之一就是缓存行友好——新分配的实例大概率和刚释放的在相邻地址。而 std::deque 的分段式存储会让 pop 出来的对象分散在不同内存页,下一次 construct 时 TLB miss 明显上升。

  • std::vector + reserve(N) 后,所有空闲对象连续存放,back()/pop_back() 是纯指针偏移,无分支、无锁(单线程场景)
  • 如果预估容量波动大,改用 std::vector<:unique_ptr>></:unique_ptr>,但注意多一层解引用开销
  • 绝对不要用 std::list:每个节点单独 new,池的意义直接归零

如何避免构造/析构逻辑被编译器优化掉?

对象池里反复复用对象,意味着不能依赖构造函数初始化,也不能靠析构函数清理——但 C++17 起,如果 T 有非平凡析构函数,编译器可能把 placement new 后的默认构造当成冗余操作给干掉。

典型现象:对象字段残留上次使用时的脏值,调试时发现 obj->x 居然不是 0。

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

  • 必须显式调用 T::T() 构造函数(即 placement new 后立即构造),且禁止给 T[[no_unique_address]]trivial 标签误导编译器
  • 析构函数不能省:每次归还前必须显式调用 obj->~T(),哪怕它啥也不做——这是告诉编译器“此处生命周期结束”,否则后续 placement new 可能被重排或跳过
  • Tstd::string 成员,别指望 move 构造自动清空;得在 reset() 方法里手动 .clear().shrink_to_fit()

多线程下 std::stack + std::mutex 性能崩在哪?

单个互斥量保护整个空闲链表,高并发时所有线程排队等锁,吞吐量随核数增加反而下降。

Gaga
Gaga

曹越团队开发的AI视频生成工具

下载

这不是锁粒度问题,而是设计误判:对象池的典型模式是“一借一还”,极少出现借光了等新对象的情况。所以更适合用无锁结构。

  • 真要手写无锁栈,用 std::atomic<t></t> + CAS 实现 LIFO,但注意 ABA 问题——推荐直接用 boost::lockfree::stack(若允许第三方依赖)
  • 更轻量的折中:按线程 ID 分桶,每个线程独占一个 std::stack<t></t>,跨线程借用时才走全局池,用 std::shared_mutex 控制全局访问
  • 别信“std::mutex 很快”的说法:在 32 核机器上,单 mutex 池的 QPS 常比分桶方案低 5–8 倍

new T[100] 分配大块内存后怎么安全切分成对象?

直接 reinterpret_cast<t>(ptr)</t> 然后循环 placement new 是错的——没考虑对齐要求,尤其当 Tstd::max_align_t 成员(如 std::optional<double></double>)时,地址可能未对齐,触发 std::bad_alloc 或 UB。

正确做法是用 std::align() 手动对齐:

  • operator new(size * sizeof(T) + alignof(T)) 分配原始内存
  • 再用 std::align(alignof(T), sizeof(T), ptr, space) 对每个位置校准
  • 每次对齐后检查返回值是否非空,失败则跳过该 slot(说明剩余空间不够对齐)

容易忽略的是:即使你用 alignof(T) 对齐了首地址,后续每个 sizeof(T) 步进仍可能越界——因为 sizeof(T) 不一定等于 alignof(T),中间会有填充。所以必须用 std::aligned_storage_t 或 C++23 的 std::assume_aligned 辅助验证。

对象池最难的从来不是怎么分配,而是怎么让编译器相信“这个内存确实属于 T 的生命周期”,又不让它自作聪明优化掉关键步骤。

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
string转int
string转int

在编程中,我们经常会遇到需要将字符串(str)转换为整数(int)的情况。这可能是因为我们需要对字符串进行数值计算,或者需要将用户输入的字符串转换为整数进行处理。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读。

810

2023.08.02

堆和栈的区别
堆和栈的区别

堆和栈的区别:1、内存分配方式不同;2、大小不同;3、数据访问方式不同;4、数据的生命周期。本专题为大家提供堆和栈的区别的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

421

2023.07.18

堆和栈区别
堆和栈区别

堆(Heap)和栈(Stack)是计算机中两种常见的内存分配机制。它们在内存管理的方式、分配方式以及使用场景上有很大的区别。本文将详细介绍堆和栈的特点、区别以及各自的使用场景。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章欢迎大家前来学习阅读。

595

2023.08.10

线程和进程的区别
线程和进程的区别

线程和进程的区别:线程是进程的一部分,用于实现并发和并行操作,而线程共享进程的资源,通信更方便快捷,切换开销较小。本专题为大家提供线程和进程区别相关的各种文章、以及下载和课程。

695

2023.08.10

Python 多线程与异步编程实战
Python 多线程与异步编程实战

本专题系统讲解 Python 多线程与异步编程的核心概念与实战技巧,包括 threading 模块基础、线程同步机制、GIL 原理、asyncio 异步任务管理、协程与事件循环、任务调度与异常处理。通过实战示例,帮助学习者掌握 如何构建高性能、多任务并发的 Python 应用。

370

2025.12.24

java多线程相关教程合集
java多线程相关教程合集

本专题整合了java多线程相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

26

2026.01.21

C++多线程相关合集
C++多线程相关合集

本专题整合了C++多线程相关教程,阅读专题下面的的文章了解更多详细内容。

25

2026.01.21

C# 多线程与异步编程
C# 多线程与异步编程

本专题深入讲解 C# 中多线程与异步编程的核心概念与实战技巧,包括线程池管理、Task 类的使用、async/await 异步编程模式、并发控制与线程同步、死锁与竞态条件的解决方案。通过实际项目,帮助开发者掌握 如何在 C# 中构建高并发、低延迟的异步系统,提升应用性能和响应速度。

99

2026.02.06

pixiv网页版官网登录与阅读指南_pixiv官网直达入口与在线访问方法
pixiv网页版官网登录与阅读指南_pixiv官网直达入口与在线访问方法

本专题系统整理pixiv网页版官网入口及登录访问方式,涵盖官网登录页面直达路径、在线阅读入口及快速进入方法说明,帮助用户高效找到pixiv官方网站,实现便捷、安全的网页端浏览与账号登录体验。

1030

2026.02.13

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
C# 教程
C# 教程

共94课时 | 10万人学习

C 教程
C 教程

共75课时 | 4.9万人学习

C++教程
C++教程

共115课时 | 18.9万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号