写一个C++线程安全的内存池,支持多态的子类对象存储,并举例说明
时间: 2024-10-08 16:07:23 浏览: 57
编写一个C++线程安全的内存池,同时支持多态的子类对象存储,我们需要考虑以下几点:
1. 使用互斥锁(mutex)保证并发访问时的安全性。
2. 内存池管理,包括分配、释放内存。
3. 带有动态类型的内存分配,即存储不同类型的子类对象。
首先,我们定义一个基类`BaseObject`和一个`MemoryPool`类。`MemoryPool`将包含一个内部容器,用于存储对象,以及一个互斥锁:
```cpp
#include <mutex>
#include <vector>
// 基类
class BaseObject {
public:
virtual ~BaseObject() = default; // 虚析构函数
};
// 子类模板示例
template <typename T, typename Derived>
class DerivedObject : public BaseObject {
public:
DerivedObject() {}
~DerivedObject() override {} // 纯虚函数或继承父类虚析构
};
// 线程安全内存池
class MemoryPool {
private:
std::vector<BaseObject*> objects;
mutable std::mutex mtx;
public:
// 添加新对象到池中
void add(BaseObject* obj) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
objects.push_back(obj);
}
// 从池中删除并返回对象
template <typename Derived>
Derived* take() {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
if (objects.empty()) return nullptr;
auto obj = objects.back();
objects.pop_back();
static_cast<Derived*>(obj); // 动态类型转换
return dynamic_cast<Derived*>(obj);
}
};
```
这个`MemoryPool`实现了基本的线程安全操作,添加和获取对象。`take()`函数使用了模板,可以动态地创建不同类型(`Derived`)的子类对象。
**实例说明:**
假设我们有两个派生类`ClassA`和`ClassB`,它们都继承自`BaseObject`:
```cpp
class ClassA : public BaseObject {};
class ClassB : public BaseObject {};
int main() {
MemoryPool pool;
ClassA* a = new ClassA(); // 创建一个ClassA对象
pool.add(a); // 将其添加到内存池
// 异步获取对象并处理
std::thread t([=]() {
ClassB* b = pool.take<ClassB>(); // 获取一个ClassB对象
// ...
delete b; // 当完成使用后释放对象
});
// 同时主线程也可以进行其他操作
while (!t.joinable()) {}
return 0;
}
```
在这个例子中,主线程和子线程都可以安全地从内存池中获取和释放对象,而且根据`take()`函数中的模板参数,可以得到正确的派生类对象。
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