4장, 작은 객체에 대한 메모리 할당 - 3 : 메모리 풀에서 할당 기능을 어떻게 만들 것인가?

이 포스트를 만든 목적

• 이 포스트는 "Modern C++ Design Chapter 4"를 읽고, 내가 생각한 것과 정리한 것을 기록하기 위한 목적으로 만들었다.
  

이 포스트의 준비물

• FireFox 3.6.10

우선 미리 큰 메모리를 할당/해제 하는 기능을 생각해 보자.

미리 큰 메모리를 할당하는 방법은, 큰 메모리에서 작은 메모리로 쪼개는 방법에 따라서 할당 방법이 달라질 것이므로, 쪼개는 방법을 생각해 보면, 다음과 같을 것이다.

1. 미리 큰 메모리 하나를 할당하고, 이것을 원하는 크기로 쪼개 사용하는 방법
   - 단점 : 랜덤하게 쪼갬으로써 할당/해제 로직이 무척 복잡해 진다.
   - 장점 : 미리 할당한 큰 메모리 사용률이 무척 높다.
   
   
2. 미리 큰 메모리 여러개를 할당하고, 이 메모리들을 각각 고정 크기로 쪼개서 사용하는 방법
   - 단점 : 미리 할당한 큰 메모리 사용률이 높지 않아, 메모리 사용량이 높아진다.
   - 장점 : 고정 블럭 단위이므로, 할당/해제 작업이 보다 쉽다.
   

구현이 쉬운 방법이 작업하기 편하고, 가독성도 좋으므로, B를 선택한다.(실제로 B 방법으로 많이 개발하는 것 같다. 책도 B 방법으로 구현되어 있다.)

맛보기 코드
#pragma once; #include <assert.h> class Chunk { public: Chunk(std::size_t block_size, unsigned char blocks) { // 기본 초기화 prough_data_ = NULL; first_useable_block = 0; useable_block_count = 0; // 에러 체크 if (0 == block_size) return; if (0 == blocks) return; // 작업 초기화 // 할당 prough_data_ = new unsigned char[block_size * blocks]; first_useable_block = 0; useable_block_count = blocks; // 인덱스를 이용한 단방향 링크드 리스트 구성 시킨다. unsigned char i = 0; while (i < blocks) { unsigned char *p = &prough_data_[i * block_size]; *p = ++i; } } ~Chunk() { delete prough_data_; } public: void* alloc(std::size_t block_size) { // 에러 체크 if(0 == useable_block_count) return 0; // 인덱스로 접근하여, 사용할 수 있는 메모리 얻어옴 unsigned char *prough_block = &prough_data_[block_size * first_useable_block]; // 단방향 링크드 재구성 first_useable_block = *prough_block; --useable_block_count; return prough_block; } void delloc(void *pdelloc_target, std::size_t block_size) { // 에러 체크 assert(0 != block_size); assert(prough_data_ <= pdelloc_target); // 계산을 편하게 하기 위해서 형변환 unsigned char *to_release = static_cast<unsigned char *>(pdelloc_target); // 에러 체크 assert(((to_release - prough_data_) % block_size) == 0); // 실제로 해제하는 작업은 없다. 단지 단방향 링크드 리스트 재구성만 할뿐 *to_release = first_useable_block; first_useable_block = (to_release - prough_data_) / block_size; ++useable_block_count; /* 모든 에러를 잡아 주지 않는다. 첫번째로 할당한 메모리를 빼오고, 다시 해제 하려 할 때, block_size를 아무것이나 줘도 정상 처리 되는 것을 확인할 수 있으며, 더 있을 것이다.(책에서도 이런 말을 한다.) 예) Chunk myChunk(4,20); void *p = myChunk.alloc(4); myChunk.delloc(p, 4); // 정상 myChunk.delloc(p, 2); // 비정상 상태이나 에러 발생하지 않는다. */ } bool is_useable() { return 0 != useable_block_count; } bool is_has(void *p, std::size_t block_size, std::size_t block_num) { unsigned char *ptarget = static_cast<unsigned char *>(p); if (prough_data_ > ptarget) return false; if (&prough_data_[block_size * block_num] <= ptarget) return false; return true; } private: unsigned char *prough_data_; unsigned char first_useable_block; unsigned char useable_block_count; };
#include "chunk.hpp" int main(void) { Chunk myChunk(4,20); void *p = myChunk.alloc(4); myChunk.delloc(p, 4); return 0; }

맛보기 코드 부가 설명

Chunk의 내부 블럭은 최대 unsigned char(-1)개 만큼 유지 하도록 제한했는데, 이는 다음의 이유 때문이다.:

• 메모리 사용량을 줄이기 위해 포인트를 이용한 링크드 리스트가 아닌, 인덱스를 이용한 단방향 링크드 리스트이기 때문에 이것은 객체의 최소 크기가 1 Byte 이기 때문에, 인덱스의 크기가 1 Byte를 넘을수 없다.
  
  
• 책에선 메모리 정렬 문제가 있다고 지적하지만, 이해가 되지 않는 부분이 있어, 저자에게 물어보려고 했으나, 저자와 연락이 닿지 않는다. 출판사에 연락했으나, 저자와 연락이 안된다고 한다. ;(
  

Chunk::delloc 은 모든 에러를 잡아주지 않는다. 결국 사용법 규격화가 필요하다.

부족한 점

• Chunk 만으로 메모리 할당을 사용하기 힘든 면(메모리 할당 해제에 수작업이 더 많아졌다.)이 있고, 여러개의 여러개의 Chunk가 필요한 경우 더 복잡해 지므로, Chunk 를 그룹화 하고, 관리하는 기능이 필요하다. 

여담

• 5부에서는 이러한 Chunk를 그룹화, 관리 기능을 구현해 본다.