메모리 풀 라이브러리

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개요

이 라이브러리는 C++로 작성된 정적 타입, 동적 크기 메모리 풀 시스템을 구현합니다. 메모리 재사용을 통해 할당과 해제를 최적화하여 성능을 향상시키며, 효율적인 메모리 관리를 제공합니다. 모든 메모리 풀의 생성(create), 할당(alloc), 해제(dealloc)은 CMemoryPoolManager를 통해서 수행할 수 있습니다.

할당(alloc)의 경우, 이 프로젝트는 수동 메모리 관리 방식과 직접 구현한 CSharedPtr를 이용한 자동 메모리 관리 방식 두 가지를 제공합니다.

⚠️ 참고: 메모리 풀 시스템에서 사용하는 CSharedPtr는 약간 수정된 버전입니다.

• 수동 메모리 관리 방식:
  • 특정 메모리 풀을 명시적으로 제어하고 즉시 해제할 수 있어, 성능 최적화와 유연한 메모리 관리가 가능합니다.
• 자동 메모리 관리 방식:
  • CSharedPtr를 통해 여러 곳에서 특정 메모리를 공유하다가 더 이상 사용하지 않으면 메모리를 자동으로 해제하여 안전한 메모리 관리가 가능합니다.

이 두 방식은 각각의 특징에 따라 선택적으로 사용할 수 있도록 구현되어 있으며, 필요에 따라 메모리 제어의 유연성을 제공합니다.

저장소 보기

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클래스 목록 및 설명

IMemoryPool 클래스

• 역할:
  • 모든 메모리 풀의 기본 인터페이스이자 추상 클래스입니다. CMemoryPoolManager는 void*를 통해 CStaticMemoryPool<T>를 관리할 수 없으므로, IMemoryPool을 사용해 T 타입의 메모리 풀을 안전하게 관리합니다.
• 핵심 함수:
  • virtual ~IMemoryPool():
    • CStaticMemoryPool<T>와 같은 파생 클래스가 올바르게 소멸되도록 가상으로 선언되었습니다. 이를 통해서 부모 클래스 포인터로도 소멸자를 정확히 호출할 수 있습니다.

CStaticMemoryPool<T> 클래스

• 역할:
  • T 타입 객체를 위한 정적 타입 메모리 풀을 관리하는 클래스입니다. 타입마다 별도의 풀이 생성됩니다.
• 핵심 함수들:
  • void ExpandPool():
    • 메모리 풀의 크기는 동적으로 조정됩니다. 초기 크기는 CMemoryPoolManager를 통해 CStaticMemoryPool<T>의 생성자에서 설정할 수 있습니다. 풀은 필요할 때마다 초기 크기만큼 새로운 메모리 블록을 할당하고, 사용 가능한 블록의 인덱스를 mFreeIdx 스택에 추가합니다.
  • T* Allocate():
    • mFreeIdx 스택에서는 사용 가능한 블록의 인덱스를 관리하여, 가장 최근에 해제되었거나 가장 앞에 있는 블록이 우선적으로 할당됩니다. 포인터가 가리키는 대상은 placement new를 사용해 할당된 메모리 블록에서 생성자를 호출해 객체를 생성함으로써 올바르게 초기화하고 가상 함수도 지원합니다. 사용 가능한 블록이 없으면 ExpandPool()을 호출합니다.
  • void Deallocate(T* deallocPtr):
    • 포인터가 가리키는 대상의 소멸자를 호출한 뒤, 해당 메모리 블록을 재사용할 수 있도록 mFreeIdx 스택에 다시 추가하여 메모리 재사용과 성능을 최적화합니다.

CMemoryPoolManager 클래스

• 역할:
  • 모든 메모리 풀의 생성, 할당, 해제를 관리하는 싱글톤 클래스입니다. 다양한 타입의 메모리 풀을 생성하고 관리하도록 설계되었습니다.
• 핵심 함수들:
  • bool CreatePool<T>(int initCapacity):
    • T 타입에 대한 메모리 풀을 생성합니다. 초기 용량은 initCapacity를 통해 설정할 수 있습니다. 해당 타입의 풀이 이미 존재하면 새로 생성되지 않습니다.
  • bool DeletePool<T>():
    • T 타입의 메모리 풀을 삭제하고 관련된 자원을 해제합니다.
  • T* Allocate<T>():
    • 동일한 타입의 메모리 풀에서 사용 가능한 T 타입 포인터를 반환합니다. 사용 가능한 블록이 없으면 풀이 확장됩니다.
  • void Deallocate<T>(T* deallocPtr):
    • 이 함수는 메모리를 해제하고 포인터를 풀에 반환하여 재사용할 수 있도록 합니다. 해제 후, 풀이 더 이상 사용되지 않으면 해당 풀을 삭제합니다.
  • void DeallocateButKeepPool<T>(T* deallocPtr):
    • 이 함수는 메모리를 해제하고 포인터를 풀에 반환하여 재사용할 수 있도록 합니다. 해제 후, 풀이 더 이상 사용되지 않더라도 해당 풀은 유지됩니다.

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코드 분석

사용 예제 #1 - (수동 메모리 관리 방식)

int main()
{
	// Player 타입을 위한 크기 100의 메모리 풀 생성
	CMemoryPoolManager::GetInst()->CreatePool<Player>(100);
 
	// Player 타입의 메모리 풀에서 사용 가능한 메모리 블록의 포인터를 반환
	Player* ptr = CMemoryPoolManager::GetInst()->Allocate<Player>();
 
	// 사용한 포인터를 메모리 풀로 반환하여 재사용
	// 해제 후, 풀이 더 이상 사용되지 않으면 삭제
	CMemoryPoolManager::GetInst()->Deallocate(ptr);
 
	// 또는, 해제 후에 더 이상 사용되지 않더라도 풀이 삭제되지 않도록 할 때 사용
	CMemoryPoolManager::GetInst()->DeallocateButKeepPool(ptr);
 
	// Player 타입의 메모리 풀 삭제
	CMemoryPoolManager::GetInst()->DeletePool<Player>();
 
	// 메모리 풀 매니저 객체 삭제
	CMemoryPoolManager::DestroyInst();
 
	return 0;
}

Player 타입의 메모리 풀에서 CMemoryPoolManager를 사용한 수동 메모리 관리 사용 예제입니다.

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사용 예제 #2 - (자동 메모리 관리 방식)

// CSharedPtr를 사용하려는 클래스 객체는 반드시 CRefCounter를 상속 필수
int main()
{
	// Player 타입을 위한 크기 100의 메모리 풀 생성
	CMemoryPoolManager::GetInst()->CreatePool<Player>(100);
 
	// Player 타입의 메모리 풀에서 사용 가능한 메모리 블록의 포인터를 반환
	Player* playerPtr = CMemoryPoolManager::GetInst()->Allocate<Player>();
 
	CSharedPtr<Player> ptr1 = playerPtr; // 참조 카운트: 1
	CSharedPtr<Player> ptr2 = playerPtr; // 참조 카운트: 2
 
	ptr1 = nullptr; // refCount: 1
	// 자동으로 메모리 관리 및 메모리 풀에 메모리 반환
	ptr2 = nullptr; // refCount: 0
 
	// 메모리 풀 매니저 객체 삭제
	CMemoryPoolManager::DestroyInst();
 
	return 0;
}

Player 타입의 메모리 풀에서 참조 카운트를 사용하는 CSharedPtr를 활용한 자동 메모리 관리 사용 예제입니다.