代码之家 › 专栏 › 技术社区 › Elazar Leibovich

在实时环境中用C++预分配内存

real-time memory-management c++

Elazar Leibovich · 技术社区 · 16 年前

我有一个函数,它的输入缓冲区为 n 字节,需要的辅助缓冲区为 n 字节以处理给定的输入缓冲区。

(我知道vector在运行时分配内存,假设我使用的是一个使用静态预分配内存的向量。想象一下不是 STL向量

通常的方法是

void processData(vector<T> &vec) {
    vector<T> &aux = new vector<T>(vec.size()); //dynamically allocate memory
    // process data
}
//usage:
processData(v)

因为我在一个实时的环境中工作,所以我希望预先分配我需要的所有内存。

启动时只分配一次缓冲区。我希望每当我分配一个向量时,我会自动为我的 processData 功能。

我可以用模板函数做类似的事情

static void _processData(vector<T> &vec,vector<T> &aux) {
     // process data
}
template<size_t sz>
void processData(vector<T> &vec) {
    static aux_buffer[sz];
    vector aux(vec.size(),aux_buffer); // use aux_buffer for the vector
    _processData(vec,aux);
}
// usage:
processData<V_MAX_SIZE>(v);

但是,使用模板进行大量工作并不是很有趣(现在让我们重新编译所有内容,因为我更改了注释!)当我使用这个函数时,它强制我做一些簿记。

有没有更好的设计来解决这个问题?

8 回复 | 直到 16 年前

AProgrammer 16 年前

我不明白你怎么能准确地得到你所描述的。像这样的事情对你来说是一个很好的妥协。

void processData(vector<T>& vec)
{
    static vector<T> aux(vec.size());
    if (vec.size() > aux.size()) {
       aux.resize(vec.size());
    }
    ...
}

peterchen 16 年前

vector aux(vec.size(),aux_buffer); // use aux_buffer for the vector

这是STL的新版本吗?还是自定义扩展?

典型的解决方案是使用自定义分配器。然而,在代码中这并不一定“更漂亮”。

Some intro slides (警告:PowerPoint!)
Wikipedia
Google

Paul R 16 年前

即使你成功地做到了这一点,它也可能达不到你想要的。根据您使用的操作系统以及它如何实现虚拟内存,您可能会发现 lazy allocation ,其中只实际分配和映射了内存分配的一部分,随后由于页面错误而映射了更多的页面。如果你的操作系统 mlock 或者等效的,那么你就可以解决这个问题了。

Cubbi 16 年前

我认为您可以在启动时预先分配和mlock()足够大的内存池,然后使用带有内存池分配器的常规stl容器。( Boost 属于 FSBA 或者你自己的。

我在为我们的实时软件研究这个问题,但是测试表明内存分配在我们的硬件上对于我们的目的来说足够快。

Alsk 16 年前

假设我用的是向量使用静态预分配内存

然后,您应该能够在编译时获得预分配内存的大小(或最大大小)。如果这样一个向量的大小作为模板参数,那么使用processdata函数将更容易。

template<class T, size_t sz>
class vector 
{ 
 enum { size = sz } //either max size
...
}

template<class Vector>
static void _processData(Vector &vec,Vector &aux)
{
     // process data
}
template<class Vector>
void processData(Vector &vec) {
    static aux_buffer[Vector::size];
    //no need to pass size into constructor, as Vector type knows it already
    Vector aux(aux_buffer); // use aux_buffer for the vector
    _processData(vec,aux);
}
// usage:
vector<int, 30> v1;
vector<float, 40> v2;
//no need to specify template parameter explicitly
//every call uses its own function instance and its own buffer of different size
processData(v1);
processData(v2);

Matthieu M. 16 年前

这不是 vector 你需要担心的是,它是内存分配器。

您可以完美地创建一个内存分配器,它预先分配内存,然后在构建向量时将其传递给向量,这就是 Alloc 模板参数用于!

要确保内存没有“虚拟”分配,请在分配内存时触摸它。

scoped_array<byte> buffer = new byte[SIZE];
memset(buffer.get(), 0, SIZE);

现在,您“只是”必须实现一个引用这个内存池的自定义分配器,并将其传递给向量实现:)

Michael Kristofik 16 年前

可以创建一个包含向量和大小相等的缓冲区的小型结构吗?然后你的向量会把它的处理缓冲带到任何地方。如果通过引用或指针传递,则应避免复制开销。伪代码如下:

struct Container
{
    vector<T> vec;
    vector<T> buf;

    Container(int size)
    {
        vec.reserve(size);
        buf.reserve(size);
    }
};

当前接受向量参数的任何函数都将接受 Container .

Spille 16 年前

可能您可以重写new和delete操作符,但是您将不得不管理你自己的全部记忆。您可以在开始时分配所需的内存:

void* operator new (std::size_t size) throw (std::bad_alloc);
void* operator new[] (std::size_t size) throw (std::bad_alloc);
void operator delete (void* ptr) throw ();
void operator delete[] (void* ptr) throw ();