C语言避免malloc/free开销|极客教程

重复分配然后释放结构体会产生一些开销，可能导致巨大的性能瓶颈。解决这个问题的一种办法是为分配的结构体单独维护一个表。当用户不再需要某个结构体实例时，将其返回结构体池中。当我们需要某个实例时，从结构体池中获取一个对象。如果池中没有可用的元素，我们就动态分配一个实例。这种方法高效地维护一个结构体池，能按需使用和重复使用内存。

为了说明这种方法，我们会用之前定义的Person结构体。用数组维护结构体池，也可以用链表等更复杂的表，6.4.1节有相关说明。为了让示例简单，我们用了指针数组，声明如下：

#define LIST_SIZE 10
Person *list[LIST_SIZE];

使用表之前需要先初始化。下面的函数为数组每个元素赋值NULL：

void initializeList() {
    for(int i=0; i<LIST_SIZE; i++) {
        list[i] = NULL;
    }
}

我们用两个函数来添加和获取结构体。第一个是getPerson函数，如下所示。如果存在可用的结构体，这个函数从表中获取一个。将数组的元素跟NULL比较，返回第一个非空的元素，然后将它在list中的位置赋值为NULL。如果没有可用的结构体，那就创建并返回一个新的Person实例。这样就避免了每次需要结构体时都动态分配内存的开销，我们只在池中为空时才分配内存。返回实例的初始化可以在返回之前就做好，也可以由调用者来做，取决于应用程序的需要。

Person *getPerson() {
    for(int i=0; i<LIST_SIZE; i++) {
        if(list[i] != NULL) {
            Person *ptr = list[i];
            list[i] = NULL;
            return ptr;
        }
    }
    Person *person = (Person*)malloc(sizeof(Person));
    return person;
}

第二个函数是returnPerson，这个函数要么将结构体返回表，要么把结构体释放掉。我们会检查数组元素看看有没有NULL值，有的话就将person添加到那个位置，然后返回指针。如果表满了，就用deallocatePerson函数释放person内的指针，然后释放person，最后返回NULL。

Person *returnPerson(Person *person) {
    for(int i=0; i<LIST_SIZE; i++) {
        if(list[i] == NULL) {
            list[i] = person;
            return person;
        }
    }
    deallocatePerson(person);
    free(person);
    return NULL;
}

下面的代码说明了表的初始化，以及如何将一个结构体添加到表中：

initializeList();
Person *ptrPerson;

ptrPerson = getPerson();
initializePerson(ptrPerson,"Ralph","Fitsgerald","Mr.",35);
displayPerson(*ptrPerson);
returnPerson(ptrPerson);

这种方法有个问题，就是表的长度。如果表太短，那么就需要更频繁地分配并释放内存。如果表太长而没有使用结构体，那么就会浪费大量的内存，也不能用在其他地方。可以用更复杂的表管理策略来管理表的长度。