面试题：C语言优化结构体池内存管理

思路

内存池设计：预先分配一块较大的内存作为结构体池，避免频繁调用 malloc 和 free。
空闲链表管理：使用一个空闲链表来记录结构体池中空闲的结构体位置，当需要创建新的结构体实例时，从空闲链表中获取空闲位置；当销毁结构体实例时，将其位置加入空闲链表。
对齐处理：确保结构体的内存分配满足对齐要求，以提高内存访问效率。

关键代码实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>

// 定义结构体
typedef struct {
    // 结构体成员
    int data;
    // 下一个空闲结构体的指针
    struct MyStruct* next;
} MyStruct;

// 结构体池和空闲链表头
MyStruct* pool = NULL;
MyStruct* freeList = NULL;

// 初始化结构体池
void initPool(size_t numStructs) {
    // 分配结构体池内存
    pool = (MyStruct*)malloc(numStructs * sizeof(MyStruct));
    if (pool == NULL) {
        perror("malloc");
        return;
    }

    // 初始化空闲链表
    freeList = pool;
    for (size_t i = 0; i < numStructs - 1; ++i) {
        pool[i].next = &pool[i + 1];
    }
    pool[numStructs - 1].next = NULL;
}

// 从结构体池获取一个结构体实例
MyStruct* createInstance() {
    if (freeList == NULL) {
        // 空闲链表为空，可考虑扩展结构体池
        return NULL;
    }
    MyStruct* newInstance = freeList;
    freeList = freeList->next;
    return newInstance;
}

// 销毁结构体实例，将其归还到结构体池
void destroyInstance(MyStruct* instance) {
    instance->next = freeList;
    freeList = instance;
}

// 释放结构体池内存
void freePool() {
    free(pool);
    pool = NULL;
    freeList = NULL;
}

在上述代码中：

initPool 函数用于初始化结构体池，并构建空闲链表。
createInstance 函数从空闲链表中获取一个空闲的结构体实例。
destroyInstance 函数将销毁的结构体实例归还到空闲链表。
freePool 函数释放整个结构体池的内存。

通过这种方式，可以有效减少内存碎片，提高内存分配和释放的效率。

面试题：C语言优化结构体池内存管理

知识考点

面试题答案

思路

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