重载new和delete运算符实现一个对象池

[new/delete关键字 | 张威的编程学习笔记 (github.io)](https://iszhwei.github.io/ccpp/02 c__基础/new、delete.html)

当我们需要，会使得我们的程序进程的。

通过****一个对象池，提高程序的效率和减少不必要的开销。

使用队列的push和pop入队和出队操作模拟一个简单对象池的实现的例子

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#include <iostream>
#include <ctime>
using namespace std;


template<typename T>
class Queue
{
public:
	Queue()
	{
		_front = _rear = new QueueItem();
	}
	~Queue()
	{
		QueueItem* cur = _front;
		while (cur != nullptr)
		{
			_front = _front->_next;
			delete cur;
			cur = _front;
		}
	}

	void push(const T& val)
	{
		// 有了对象池后，这个操作在多数情况下只需要构造而没有分配内存的操作
		QueueItem* item = new QueueItem(val);
		_rear->_next = item;
		_rear = item;
	}
	void pop()
	{
		if (empty())
		{
			return;
		}
		// _front指向队首元素前一个位置
		QueueItem* first = _front->_next;;
		_front->_next = first->_next;
		if (_front->_next == nullptr)
		{
			_rear = _front; // 置空
		}
		delete first;
	}

	T front() const
	{
		return _front->_next->_data;
	}
	bool empty()const { return _front == _rear; }
private:
	// 内部类，队列的元素抽象
	struct QueueItem
	{
		QueueItem(T data = T()) : _data(data), _next(nullptr) {}
		// 给QueueItem提供自定义内存管理
		void* operator new(size_t size)
		{
			// 提前开辟POOL_ITEM_SIZE个对象的空间，不构造
			if (_itemPool == nullptr)
			{
				// 分配字节，如果用new QueueItem会陷入递归调用
				_itemPool = (QueueItem*)new char[POOL_ITEM_SIZE * sizeof(QueueItem)];
				QueueItem* p = _itemPool;
				// 将每个对象空间组织成链表
				// 每次循环跳跃空间大小为sizeof(QueueItem)
				for (; p < _itemPool + POOL_ITEM_SIZE - 1; ++p)
				{
					p->_next = p + 1;
				}
				p->_next = nullptr;
			}
			// 已经有对象池，则从头取出一块对象空间来
			QueueItem* p = _itemPool;
			_itemPool = _itemPool->_next;
			return p;
		}

		void operator delete(void* ptr)
		{
			// 头插法归还空间
			QueueItem* p = (QueueItem*)ptr;
			p->_next = _itemPool;
			_itemPool = p;
		}

		T _data;
		QueueItem* _next;
		static QueueItem* _itemPool; // 指向对象池首个元素的指针
		static const int POOL_ITEM_SIZE = 100000; // 对象池大小
	};

	QueueItem* _front; // 队头不指向具体元素
	QueueItem* _rear;
};

// typename Queue<T>::QueueItem是告知编译器 Queue<T>::QueueItem是类型而不是成员变量，从而把后面*当乘号
template<typename T>
typename Queue<T>::QueueItem *Queue<T>::QueueItem::_itemPool = nullptr;

int main()
{
	clock_t startTime, endTime;
	startTime = clock();//计时开始
	Queue<int> que;
	for (int i = 0; i < 1000000; ++i)
	{
		que.push(i);
		que.pop();
	}
	endTime = clock();
	cout << "The run time is:" << (double)(endTime - startTime) / CLOCKS_PER_SEC * 1000 << "ms" << endl;
	
	return 0;
}