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#pragma once
#include <iostream>
#include <exception>
#include <vector>
#include <time.h>
#include <assert.h>
#include <map>
#include <unordered_map>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <algorithm>
#ifdef _WIN32
#include <windows.h>
#else
// ..
#endif
using std::cout;
using std::endl;
static const size_t MAX_BYTES = 64 * 1024;
static const size_t NFREELISTS = 184;
static const size_t NPAGES = 129;
static const size_t PAGE_SHIFT = 12;
#ifdef _WIN32
typedef size_t ADDRES_INT;
#else
typedef unsigned long long ADDRES_INT;
#endif // _WIN32
// 2 ^ 32 / 2 ^ 12
// 2 ^ 64 / 2 ^ 12
#ifdef _WIN32
typedef size_t PageID;
#else
typedef unsigned long long ADDRES_INT;
#endif // _WIN32
inline void*& NextObj(void* obj)
{
return *((void**)obj);
}
// 第一种方法
//size_t Index(size_t size)
//{
// if (size % 8 == 0)
// {
// return size / 8 - 1;
// }
// else
// {
// return size / 8;
// }
//}
// 8 + 7 = 15
// 7 + 7
// ...
// 1 + 7 = 8
static size_t Index(size_t size)
{
return ((size + (2 ^ 3 - 1)) >> 3) - 1;
}
// 管理对齐和映射等关系
class SizeClass
{
public:
// 控制在1%-12%左右的内碎片浪费
// [1,128] 8byte对齐 freelist[0,16)
// [129,1024] 16byte对齐 freelist[16,72)
// [1025,8*1024] 128byte对齐 freelist[72,128)
// [8*1024+1,64*1024] 1024byte对齐 freelist[128,184)
// [1,8] +7 [8,15] 8
// [9, 16] +7 [16,23] 16
static inline size_t _RoundUp(size_t bytes, size_t align)
{
return (((bytes)+align - 1) & ~(align - 1));
}
// 对齐大小计算,浪费大概在1%-12%左右
static inline size_t RoundUp(size_t bytes)
{
//assert(bytes <= MAX_BYTES);
if (bytes <= 128){
return _RoundUp(bytes, 8);
}
else if (bytes <= 1024){
return _RoundUp(bytes, 16);
}
else if (bytes <= 8192){
return _RoundUp(bytes, 128);
}
else if (bytes <= 65536){
return _RoundUp(bytes, 1024);
}
else
{
return _RoundUp(bytes, 1 << PAGE_SHIFT);
}
return -1;
}
static inline size_t _Index(size_t bytes, size_t align_shift)
{
return ((bytes + (1 << align_shift) - 1) >> align_shift) - 1;
}
// 计算映射的哪一个自由链表桶
static inline size_t Index(size_t bytes)
{
assert(bytes <= MAX_BYTES);
// 每个区间有多少个链
static int group_array[4] = { 16, 56, 56, 56 };
if (bytes <= 128){
return _Index(bytes, 3);
}
else if (bytes <= 1024){
return _Index(bytes - 128, 4) + group_array[0];
}
else if (bytes <= 8192){
return _Index(bytes - 1024, 7) + group_array[1] + group_array[0];
}
else if (bytes <= 65536){
return _Index(bytes - 8192, 10) + group_array[2] + group_array[1] + group_array[0];
}
assert(false);
return -1;
}
// 一次从中心缓存获取多少个
static size_t NumMoveSize(size_t size)
{
if (size == 0)
return 0;
// [2, 512],一次批量移动多少个对象的(慢启动)上限值
// 小对象一次批量上限高
// 大对象一次批量上限低
int num = MAX_BYTES / size;
if (num < 2)// 太小了就控制到2
num = 2;
if (num > 512)// 太大了就给到512
num = 512;
return num;
}
// 计算一次向系统获取几个页
// 单个对象 8byte
// ...
// 单个对象 64KB
static size_t NumMovePage(size_t size)
{
size_t num = NumMoveSize(size);
size_t npage = num*size;
npage >>= 12;
if (npage == 0)
npage = 1;
return npage;
}
};
class FreeList // 内存块的存取
{
public:
void PushRange(void* start, void* end, int n)
{
NextObj(end) = _head;
_head = start;
_size += n;
}
void PopRange(void*& start, void*& end, int n)
{
start = _head;
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
end = _head;
_head = NextObj(_head);
}
NextObj(end) = nullptr;
_size -= n;
}
// 头插
void Push(void* obj)
{
NextObj(obj) = _head;
_head = obj;
_size += 1;
}
// 头删
void* Pop()
{
void* obj = _head;
_head = NextObj(_head);
_size -= 1;
return obj;
}
bool Empty()
{
return _head == nullptr;
}
size_t MaxSize()
{
return _max_size;
}
void SetMaxSize(size_t n)
{
_max_size = n;
}
size_t Size()
{
return _size;
}
private:
void* _head = nullptr;
size_t _max_size = 1;
size_t _size = 0;
};
////////////////////////////////////////////////////////////
// Span
// 管理一个跨度的大块内存
// 既可以分配内存出去,也是负责将内存回收回来到PageCache合并
// 管理以页为单位的大块内存
struct Span
{
PageID _pageId = 0; // 页号 为了合并
size_t _n = 0; // 页的数量 衡量span到底有多大的内存
Span* _next = nullptr;
Span* _prev = nullptr;
void* _list = nullptr; // 大块内存切小链接起来,这样回收回来的内存也方便链接
size_t _usecount = 0; // 使用计数,==0 说明所有对象都回来了
size_t _objsize = 0; // 切出来的单个对象的大小
};
class SpanList
{
public:
SpanList()
{
_head = new Span;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
}
Span* Begin()
{
return _head->_next;
}
Span* End()
{
return _head;
}
void PushFront(Span* span)
{
Insert(Begin(), span);
}
Span* PopFront()
{
Span* span = Begin();
Erase(span);
return span;
}
void Insert(Span* cur, Span* newspan)
{
Span* prev = cur->_prev;
// prev newspan cur
prev->_next = newspan;
newspan->_prev = prev;
newspan->_next = cur;
cur->_prev = newspan;
}
void Erase(Span* cur)
{
assert(cur != _head);
Span* prev = cur->_prev;
Span* next = cur->_next;
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
}
bool Empty()
{
return _head->_next == _head;
}
void Lock()
{
_mtx.lock();
}
void Unlock()
{
_mtx.unlock();
}
private:
Span* _head;
public:
std::mutex _mtx;
};
inline static void* SystemAlloc(size_t kpage)
{
#ifdef _WIN32
void* ptr = VirtualAlloc(0, kpage*(1 << PAGE_SHIFT),
MEM_COMMIT | MEM_RESERVE, PAGE_READWRITE);
#else
// brk mmap等
#endif
if (ptr == nullptr)
throw std::bad_alloc();
return ptr;
}
inline static void SystemFree(void* ptr)
{
#ifdef _WIN32
VirtualFree(ptr, 0, MEM_RELEASE);
#else
// sbrk unmmap等
#endif
}