一、预备知识——内存池
内存池是为了使内存分配的效率得到提升而采用的一种方法,并且很少产生堆碎片，可以避免内存泄漏。
简单来说，就是每次申请的内存都放入一个容器当中，每次需要申请的内存先看是否可以从内存池中直接分配，如果不够，那么先申请一块新的内存放入内存池中，然后再进行分配。最后释放的时候，只需要释放这个容器管理的内存即可。
二、源码分析
1. arena.h
class Arena {
public:
Arena();
~Arena();
// Return a pointer to a newly allocated memory block of "bytes" bytes.
char* Allocate(size_t bytes);
// Allocate memory with the normal alignment guarantees provided by malloc
char* AllocateAligned(size_t bytes);
// Returns an estimate of the total memory usage of data allocated
// by the arena.
size_t MemoryUsage() const {
return reinterpret_cast<uintptr_t>(memory_usage_.NoBarrier_Load());
}
private:
char* AllocateFallback(size_t bytes);
char* AllocateNewBlock(size_t block_bytes);
// Allocation state
char* alloc_ptr_; //内存指针
size_t alloc_bytes_remaining_; //内存池中可用内存大小
// Array of new[] allocated memory blocks
std::vector<char*> blocks_; //整个内存池
// Total memory usage of the arena.
port::AtomicPointer memory_usage_; //内存总的使用情况，即申请了多大的内存
// No copying allowed
Arena(const Arena&);
void operator=(const Arena&);
};整个Arena类中，只有三个接口函数可以调用，他们分别是Allocate，申请内存；AllocateAligned 申请字节对齐的内存；MemoryUsage， 内存使用情况，三个函数。下面分别对三个函数进行说明
1.1 Allocate函数
inline char* Arena::Allocate(size_t bytes) {
// The semantics of what to return are a bit messy if we allow
// 0-byte allocations, so we disallow them here (we don't need
// them for our internal use).
assert(bytes > 0);
if (bytes <= alloc_bytes_remaining_) {
char* result = alloc_ptr_; //返回当前内存的地址
alloc_ptr_ += bytes; //移动指针，表示内存被占用
alloc_bytes_remaining_ -= bytes; //可用内存数减少
return result;
}
return AllocateFallback(bytes);
} 如果申请的内存大小不比当前内存池中可用内存的大时，那么就将直接从当前内存池中获得内存，否则，就需要重新申请内存。
过程如下：
上图是初始内存池
上图是bytes<alloc_bytes_remaining_时，申请内存的情况。
当bytes>alloc_bytes_remaining_时，这时就调用了AllocateFallback函数。
1.2 AllocateFallback函数
char* Arena::AllocateFallback(size_t bytes) {
if (bytes > kBlockSize / 4) {
// Object is more than a quarter of our block size. Allocate it separately
// to avoid wasting too much space in leftover bytes.
char* result = AllocateNewBlock(bytes);
return result;
}
// We waste the remaining space in the current block.
alloc_ptr_ = AllocateNewBlock(kBlockSize);
alloc_bytes_remaining_ = kBlockSize;
char* result = alloc_ptr_;
alloc_ptr_ += bytes;
alloc_bytes_remaining_ -= bytes;
return result;
} 从代码可以看出，当bytes 比 BlockSize/4, 即大于1024时，那么就直接重新申请需要大小的内存。但是，如果申请的内存小于1024时，这时候，就是直接申请一块4096的新内存，然后将可用的内存大小设置为4096，然后再进行指针的偏移和可用内存的减小。
这里有两个特别需要注意的地方：
1) 大于1024时申请的内存是在之前申请的内存后面，如果下一次申请的内存小于alloc_bytes_remaining_，那么还是用当前内存池当中的可用内存。
2) 当申请的内存处于大于alloc_bytes_remaining_，并且小于1024时，那么这个时候就会重新申请一块4096大小的内存，并且将alloc_bytes_emaining_的大小更新为4096。这里意味着浪费了一块小于1024大小的内存，在查询资料以后发现，作者浪费就浪费了，只要性能Ok就行了。因此，如果是自己使用的时候，这里属于可以优化的部分。
1.3 AllocateNewBlock
char* Arena::AllocateNewBlock(size_t block_bytes) {
char* result = new char[block_bytes];
blocks_.push_back(result);
memory_usage_.NoBarrier_Store(
reinterpret_cast<void*>(MemoryUsage() + block_bytes + sizeof(char*)));
return result;
} 申请一块新的内存，并将这块内存放入内存池容器中，然后更新内存使用情况。
1.4 AllocateAligned函数
char* Arena::AllocateAligned(size_t bytes) {
//判断一个数是不是2的指数次幂的奇淫巧技
const int align = (sizeof(void*) > 8) ? sizeof(void*) : 8;
assert((align & (align-1)) == 0); // Pointer size should be a power of 2
//判断内存对齐的奇淫巧技，以及使内存对齐的方法
size_t current_mod = reinterpret_cast<uintptr_t>(alloc_ptr_) & (align-1);
size_t slop = (current_mod == 0 ? 0 : align - current_mod);
size_t needed = bytes + slop;
char* result;
if (needed <= alloc_bytes_remaining_) {
result = alloc_ptr_ + slop;
alloc_ptr_ += needed;
alloc_bytes_remaining_ -= needed;
} else {
// AllocateFallback always returned aligned memory
result = AllocateFallback(bytes);
}
assert((reinterpret_cast<uintptr_t>(result) & (align-1)) == 0);
return result;
} 这个函数是用来申请内存对齐的函数。
原文地址：http://blog.51cto.com/12876518/2093599
