Thread Safe Memory Pool Templete 공유

Thread Safe가 지원되는 Memory Pool을 공유합니다.
효율은 어느정도 되는지 측정하지 않았지만,
최소한, C++의 new / delete 보다는 훨씬 빠를 것입니다.

Memory Pool 이라는것이, 한꺼번에 Memory를 Alloc 받고, 그 영역을 나누어 사용하는 것이라 하겠죠.
따라서, new / delete 가 굉장히 빈번히 있는 프로그램에서는 Memory Pool 사용이 훨씬 유연하리라 봅니다.

open source 진영에서도 많은 Memory Pool이 등장합니다.
Pool을 모두 할달 했을때의 할당 요청은 NULL을 리턴하는등,
뭐, 제가 만든 것은 많이 단순한 것으서 기능은 많지 않습니다.

그래도, simple is best, 속도는 좀 빠르더군요. (정량적으로 측정하진 않았습니다.)

API는 다음과 같이 구성됩니다.

• CMemoryPoolTmpl<TYPE,nBucketSize>
  ; TYPE : Memory Pool에서 사용될 TYPE을 지정합니다.
  ; nBucketSize : MemoryPool의 Size를 지정합니다. 만약, 4096개의 TYPE을 capacity로 한다면,
    4096/32=128, 즉, 128개로 지정합니다. 이와 같이, nBucketSize는 MAX TYPE 개수를 32로 나눈값으로
    지정합니다.
  
• DWORD CMemoryPoolTmpl::CreateMemoryPool(VOID)
  ; 한꺼번에 Memory를 Alloc 합니다.
  ; Win32 Error Code가 리턴됩니다.
  
• VOID CMemoryPoolTmpl::DestroyMemoryPool(VOID)
  ; Memory Pool을 DeAlloc 합니다.
  
• inline TYPE* CMemoryPoolTmpl::Alloc(VOID)
  ; TYPE 하나를 할당받습니다. 이미 꽉 찬 상태라면,  NULL이 리턴됩니다.
  
• inline VOID CMemoryPoolTmpl::Free(TYPE* *ppData)
  ; 할당된 *ppData를 받아, 할당 해제 합니다. 그리고, *ppData 값을 NULL로 만들어 줍니다.

소스 코드는 다음과 같습니다.

#ifndef HEADER_MEMORYPOOL_H #define HEADER_MEMORYPOOL_H // BucketSize는 말그대로 Bucket 크기로, // Memory Pool에 해당 TYPE 개체의 갯수를 32로 나눈 값이다. template<typename TYPE, INT nBucketSize> class CMemoryPoolTmpl { // Public Method public: CMemoryPoolTmpl() { m_nArraySize = 0; m_pDataBuffer = NULL; m_nNumOfAlloc = 0; ZeroMemory(m_pnBitList, sizeof(m_pnBitList)); if (0 >= nBucketSize) { assert(FALSE); } #ifdef _DEBUG m_nMaxNumOfAlloc = -1; #endif // Critical Section을 초기화 한다. ::InitializeCriticalSection(&m_cCriticalSection); } ~CMemoryPoolTmpl() { DestroyMemoryPool(); // Critical Section을 삭제 한다. ::DeleteCriticalSection(&m_cCriticalSection); } DWORD CreateMemoryPool(VOID) { DWORD dwRtnValue = ERROR_SUCCESS; // Create하기 전에 일단 Destroy한번 한다. // DestoryMemoryPool(...)에서 Lock을 시도하므로, 조심하자. DestroyMemoryPool(); // Lock 시작~ LOCK(); // BucketSize로 부터 ArraySize를 구한다. m_nArraySize = nBucketSize * 32; // Data Buffer를 alloc한다. m_pDataBuffer = new TYPE[m_nArraySize]; if (NULL == m_pDataBuffer) { assert(FALSE); dwRtnValue = ERROR_NOT_ENOUGH_MEMORY; goto FINAL; } // Data를 0으로 초기화한다. ZeroMemory(m_pDataBuffer, sizeof(TYPE)*m_nArraySize); // BitList를 비운다. ZeroMemory(m_pnBitList, sizeof(m_pnBitList)); FINAL: // Lock 종료~ UNLOCK(); MYTRACELOG(TEXT("[INFO] Memory Pool is Created, data buffer address=0x%X, size=%d bytes, dwRtnValue=%d"), m_pDataBuffer, sizeof(TYPE)*nBucketSize, dwRtnValue); return dwRtnValue; } VOID DestroyMemoryPool(VOID) { // Lock 시작~ LOCK(); // Leak 보고 // Memory Pool 자체는 free되므로, OS 차원에서는 Leak이 발생하지 않지만, // 최소 한개 이상 Alloc된 상태에서 Destroy가 호출되면 보고한다. { if (m_nNumOfAlloc > 0) { MYTRACELOG(TEXT("[ERROR] Memory Pool Internal Leak Occured, m_nNumOfAlloc=%d"), m_nNumOfAlloc); } #ifdef _DEBUG if (m_nMaxNumOfAlloc > 0) { // Alloc 동시 요청의 Max Peak 값을 리턴한다. MYTRACELOG(TEXT("[INFO] Memory Pool Max Peak Alloc Index, m_nMaxNumOfAlloc=%d"), m_nMaxNumOfAlloc); m_nMaxNumOfAlloc = -1; } #endif } m_nArraySize = 0; m_nNumOfAlloc = 0; ZeroMemory(m_pnBitList, sizeof(m_pnBitList)); if (NULL != m_pDataBuffer) { delete [] m_pDataBuffer; m_pDataBuffer = NULL; } // Lock 종료~ UNLOCK(); MYTRACELOG(TEXT("[INFO] Memory Pool is Destoroyed")); } // #pragma intrinsic(_BitScanForward) inline TYPE* Alloc(VOID) { INT nIndex = 0; INT nBucketIndex = 0; INT nBitSequence = 0; TYPE* pData = NULL; // Lock 시작~ LOCK(); if (NULL == m_pnBitList) { // 아직 Create되지 못했다. UNLOCK(); return NULL; } if (m_nNumOfAlloc >= m_nArraySize) { // 이미 꽉찬 상태... UNLOCK(); return NULL; } // 남아있는 부분의 Index를 구한다. for (nBucketIndex=0; nBucketIndex<nBucketSize; nBucketIndex++) { if (0xFFFFFFFF != m_pnBitList[nBucketIndex]) { // 한개라도 값이 있다면,... (즉, 한 bit가 0이라도 있다면,...) break; } } if (nBucketIndex == nBucketSize) { // 만약, 모든 것이 0xFFFFFFFF 이라면,... 꽉 찬건데? // 이것은 if (m_nNumOfAlloc > m_nArraySize) // 에서 발견되어야지... UNLOCK(); assert(FALSE); return NULL; } // 해당 Bit중 MSB로부터 몇번째가 0인가? for (nBitSequence=0; nBitSequence<32; nBitSequence++) { if (0 == ((m_pnBitList[nBucketIndex] >> nBitSequence) & 1)) { // 해당 Bit가 0이다. break; } } if (32 == nBitSequence) { // 모두 1이다. 즉, 0xFFFFFFFF // 이런 경우 없다. UNLOCK(); assert(FALSE); return NULL; } // Index를 구한다. nIndex = nBucketIndex * 32 + nBitSequence; if ((nIndex >= m_nArraySize) || (nIndex < 0)) { UNLOCK(); assert(FALSE); return NULL; } // 메모리 번지를 리턴한다. pData = &m_pDataBuffer[nIndex]; // 해당 Bit를 On한다. m_nNumOfAlloc ++; if (m_nNumOfAlloc > m_nArraySize) { // 넘었어? assert(FALSE); m_nNumOfAlloc = m_nArraySize; } // Max Alloc Peak를 계산한다. #ifdef _DEBUG if (m_nMaxNumOfAlloc < m_nNumOfAlloc) m_nMaxNumOfAlloc = m_nNumOfAlloc; #endif // 해당 Bit를 1로 만든다. m_pnBitList[nBucketIndex] |= 1 << nBitSequence; UNLOCK(); return pData; } inline VOID Free(TYPE* *ppData) { INT nIndex = -1; INT nBucketIndex = -1; INT nBitSequence = -1; if ((NULL == ppData) || (NULL == *ppData)) { assert(FALSE); return; } LOCK(); if (NULL == m_pnBitList) { // 아직 Create되지 못했다. UNLOCK(); assert(FALSE); return; } nIndex = *ppData - m_pDataBuffer; if ((0 > nIndex) || (nIndex >= m_nArraySize)) { // 잘못된 Index 영역 UNLOCK(); assert(FALSE); return; } // Bucket Index을 구한다. nBucketIndex = (INT)(nIndex / 32); if ((0 > nBucketIndex) || (nBucketIndex >= nBucketSize)) { // 잘못된 Bucket 영역 UNLOCK(); assert(FALSE); return; } if (m_pnBitList[nBucketIndex] == 0) { // 해당 Bucket에는 모두 Free되었네? UNLOCK(); // Safe를 위해 NULL로 변경해 준다. (*ppData) = NULL; return; } // BitSquence를 구한다. nBitSequence = nIndex % 32; // 해당 Bit가 이미 0 인가? (즉, 다른 곳에서 free했는가?) if (0 == (m_pnBitList[nBucketIndex] & (1 << nBitSequence))) { UNLOCK(); // Safe를 위해 NULL로 변경해 준다. (*ppData) = NULL; return; } // 해당 Bit를 0으로 만든다. m_pnBitList[nBucketIndex] &= ~(1 << nBitSequence); m_nNumOfAlloc--; if (0 > m_nNumOfAlloc) { assert(FALSE); m_nNumOfAlloc = 0; } UNLOCK(); // Safe를 위해 NULL로 변경해 준다. (*ppData) = NULL; } private: TYPE* m_pDataBuffer; UINT32 m_pnBitList[nBucketSize]; INT m_nArraySize; INT m_nNumOfAlloc; #ifdef _DEBUG INT m_nMaxNumOfAlloc; #endif // Lock Operation for Multithread private: inline VOID LOCK(VOID) { ::EnterCriticalSection(&m_cCriticalSection); } inline VOID UNLOCK(VOID) { ::LeaveCriticalSection(&m_cCriticalSection); } private: CRITICAL_SECTION m_cCriticalSection; }; #endif // HEADER_MEMORYPOOL_H

그리고, 그 사용예는 다음과 같습니다.
DWORD dwRtnValue = ERROR_SUCCESS; LPINT pNum = NULL; LPINT pNum2 = NULL; CMemoryPoolTmpl<INT,32> cPool; dwRtnValue = cPool.CreateMemoryPool(); if (ERROR_SUCCESS != dwRtnValue) { goto FINAL; } pNum = cPool.Alloc(); if (NULL == pNum) { assert(FALSE); } pNum2 = cPool.Alloc(); if (NULL == pNum2) { assert(FALSE); } cPool.Free(&pNum); cPool.Free(&pNum2); FINAL: cPool.DestroyMemoryPool();