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  • 学习路径
  • 第1章 编程基础概念

    • 冯·诺依曼体系结构
    • 数据在计算机中的表示
    • 编程语言的层次
    • C语言的起源与发展
    • C99标准的主要改进
    • 开发环境搭建
    • 第一个C程序
    • 编译与运行流程
    • 可移植性风险的三级体系
  • 第2章 数据类型与运算

    • 字符集与标识符
    • 关键字
    • 注释
    • char 类型
    • short 与 int
    • long 与 long long
    • 有符号与无符号
    • 取值范围与 limits.h
    • float 与 double
    • long double
    • _Bool 类型
    • 变量声明与定义
    • 常量
    • 转义序列
    • 算术运算符
    • 赋值运算符
    • 自增自减运算符
    • 关系与判等运算符
    • 逻辑运算符
    • 位运算符
    • 条件运算符
    • 逗号运算符
    • 运算符优先级
    • 隐式类型转换
    • 显式类型转换
  • 第3章 控制流

    • 表达式语句与空语句
    • 复合语句
    • if 语句
    • switch 语句
    • while 循环
    • do-while 循环
    • for 循环
    • break 与 continue
    • goto 语句
    • return 语句
  • 第4章 函数与模块化编程

    • 函数定义
    • 函数声明与原型
    • main 函数
    • 函数调用机制
    • 传值调用
    • 数组参数
    • 作用域
    • 存储期
    • 链接属性
    • static 与 extern
    • 递归
    • 头文件与源文件
    • 头文件保护
    • include 规则
  • 第5章 数组与字符串

    • 一维数组声明与初始化
    • 数组的存储模型
    • 数组访问与越界
    • 数组操作
    • 二维数组
    • 变长数组 VLA
    • 字符串基础
    • 字符串输入输出
    • 字符串处理函数
    • 字符串与数字转换
  • 第6章 指针

    • 指针的概念
    • 指针的声明与使用
    • 指针运算
    • const 与指针
    • 数组名与指针
    • 指针遍历数组
    • 指针与多维数组
    • 指针作为函数参数
    • 函数返回指针
    • 函数指针
    • 二级指针
    • 复杂声明解析
  • 第7章 结构体、联合体与枚举

    • 结构体定义与声明
    • 结构体初始化
    • 结构体成员访问
    • 结构体嵌套
    • 结构体指针
    • 结构体与函数
    • 联合体
    • 联合体与类型双关
    • 枚举类型
    • 位域
    • 内存对齐与填充
  • 第8章 动态内存管理

    • malloc 与 free
    • calloc 与 realloc
    • 内存泄漏
    • 悬垂指针
    • 内存分配策略
    • 自定义内存池
    • Valgrind 与内存检测
    • 内存碎片
    • 内存对齐分配
    • 常见内存错误
  • 第9章 文件输入输出

    • 文件打开与关闭
    • 文本读写
    • 格式化输入输出
    • 二进制读写
    • 文件定位
    • 错误处理
    • 标准流
    • 临时文件
    • 文件操作示例
  • 第10章 预处理器

    • 预处理器基础
    • 宏定义
    • 带参数的宏
    • 条件编译
    • 头文件包含
    • 预定义宏
    • 宏的高级技巧
    • 预处理器陷阱
    • 编译器特定扩展
  • 第11章 标准库概览

    • 标准库概述
    • assert.h
    • ctype.h
    • errno.h
    • float.h
    • limits.h
    • locale.h
    • math.h
    • setjmp.h
    • signal.h
    • stdarg.h
    • stddef.h
    • stdlib.h
  • 第12章 进阶主题

    • 内联函数
    • 变长数组 VLA
    • 复数类型
    • 布尔类型
    • stdint 与 inttypes
    • 灵活数组成员
    • 匿名结构体与联合体
    • 静态断言
    • 线程支持
    • 原子操作

自定义内存池

内存池是预先分配一大块内存,然后从中按需分配小块的技术。内存池减少了 malloc/free 的调用次数,避免堆碎片,提高分配速度,特别适合频繁分配释放小对象的场景。

简单内存池

#define POOL_SIZE (1024 * 1024)   /* 1MB */

struct Pool {
    char memory[POOL_SIZE];
    size_t offset;
};

void pool_init(struct Pool *pool)
{
    pool->offset = 0;
}

void *pool_alloc(struct Pool *pool, size_t size)
{
    /* 对齐到 8 字节 */
    size = (size + 7) & ~7;
    
    if (pool->offset + size > POOL_SIZE)
        return NULL;
    
    void *p = pool->memory + pool->offset;
    pool->offset += size;
    return p;
}

void pool_reset(struct Pool *pool)
{
    pool->offset = 0;
}

使用示例

struct Pool pool;
pool_init(&pool);

/* 分配多个对象 */
int *arr = pool_alloc(&pool, 100 * sizeof(int));
struct Node *node = pool_alloc(&pool, sizeof(struct Node));
char *str = pool_alloc(&pool, 256);

/* 使用 */
/* ... */

/* 一次性释放所有 */
pool_reset(&pool);

固定大小内存池

#define BLOCK_SIZE 64
#define BLOCK_COUNT 1000

struct FixedPool {
    char memory[BLOCK_COUNT][BLOCK_SIZE];
    int free_list[BLOCK_COUNT];
    int free_count;
};

void fixed_pool_init(struct FixedPool *pool)
{
    pool->free_count = BLOCK_COUNT;
    for (int i = 0; i < BLOCK_COUNT; i++)
        pool->free_list[i] = i;
}

void *fixed_pool_alloc(struct FixedPool *pool)
{
    if (pool->free_count == 0)
        return NULL;
    int index = pool->free_list[--pool->free_count];
    return pool->memory[index];
}

void fixed_pool_free(struct FixedPool *pool, void *p)
{
    int index = ((char *)p - (char *)pool->memory) / BLOCK_SIZE;
    pool->free_list[pool->free_count++] = index;
}

最佳实践

  • 同生命周期对象用简单内存池
  • 固定大小对象用固定内存池
  • 对齐分配地址(通常 8 字节)
  • 内存池不替代所有分配,只优化热点
  • 注意内存池的线程安全
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