学步园

   在游戏编程时，每个关卡都要创建大量的对象，例如NPC，树，草，地形等，而有些对象需要有游戏中实时创建，比如爆炸效果，子弹。给游戏对象分配内存本来就是比较耗费时间的，如果采用传统的new 和delete的话，可能会使得游戏的实时性降低。因此可以采用对象池的方法。即先根据关卡估计会用到对象数量，在关卡开始时先分配好需要的对象数量缓存起来，以后直接使用这些缓存的对象就OK了，当游戏关卡结束时，清除对象池。

    本文采用了模版方法，参照了《面向对象游戏开发--julian Gold》第七章的内容。对于一种对象的缓存池类来说，它在程序中只应该有一个对象。因为为一种对象创建两个或多个缓存池根本就没有必要，反而会增加代码的复杂度。因此我采用了单件模式。

    那么怎样将对象缓存起来呢，我们只需要为每个类重载操作符 new 和 delete 即可，当用户new 一个对象时，我们从缓存池里拿出一个事先分配好的对象，返回给用户即可。当用户调用 delete时，我们将请求删除的对象放入缓存池，方便下次用户调用new时使用。

内存池代码如下：

 //内存池，2009.12.24<br /> //缓存一定数量的对象，使内存分布更快<br /> //from neo<br /> //参考了<<面向对象游戏开发 ----julian gold>><br /> //使用了单件模式</p> <p>//用法示例<br /> /*<br /> class A<br /> {<br /> public:<br /> NEWCLASS(A);<br /> DELETECLASS(A);<br /> BUFFERSIZEMEMBER(A);<br /> };<br /> SETBUFFERSIZE(A,size)<br /> */</p> <p>#pragma once<br /> #include <vector><br /> #include <algorithm><br /> #include <cassert></p> <p>namespace Neo<br /> {</p> <p>template<class T><br /> class MemPool<br /> {<br /> public:<br /> static MemPool<T>& Instance(); //返回单件实例</p> <p>public:</p> <p> void SetBufferSize(unsigned int size); //设置缓冲池大小<br /> T* Allocate(); //分配<br /> void Free(T* pT); //释放<br /> void Clear(); //清除所有的缓存对象</p> <p>private:<br /> std::vector<T*> m_listBuffer; //缓存对象<br /> std::vector<T*> m_listToAllocate; //未分配的对象</p> <p>private: //辅助类，<br /> //删除缓存值的<span class='wp_keywordlink'><a href="http://www.xuebuyuan.com/category/%E7%AE%97%E6%B3%95" title="算法" target="_blank">算法</a></span><br /> template<class T><br /> struct DeleteAlgorithm<br /> {<br /> void operator ()(T* pT){::delete pT;}<br /> };</p> <p> //新建算法<br /> template<class T><br /> struct NewAlgorithm<br /> {<br /> void operator ()(T* pT){pT = ::new T;}<br /> };</p> <p>private: //不允许用户自己定义内存池<br /> MemPool(){}<br /> ~MemPool(void)//最后清除所有的缓存对象<br /> {Clear();}<br /> MemPool(const MemPool& other);<br /> };</p> <p>//成员函数实现<br /> template<class T><br /> inline MemPool<T>& MemPool<T>::Instance()<br /> {<br /> static MemPool<T> anInstance;<br /> return anInstance;<br /> }</p> <p>//设置缓存池大小<br /> template<class T><br /> inline void MemPool<T>::SetBufferSize(unsigned int size)<br /> {<br /> m_listBuffer.resize(size);<br /> //为什么这样分配的调用是全局的delete呢？？vs2008下测试<br /> //std::for_each(&m_listBuffer[0],&m_listBuffer[m_listBuffer.size()-1],NewAlgorithm<T>());</p> <p> for (unsigned int i=0;i<m_listBuffer.size();++i)<br /> {<br /> m_listBuffer[i] = ::new T;<br /> }<br /> m_listToAllocate.resize(size);<br /> std::copy(m_listBuffer.begin(),m_listBuffer.end(),m_listToAllocate.begin());<br /> }</p> <p>//分配内存<br /> template<class T><br /> inline T* MemPool<T>::Allocate()<br /> {<br /> //内存已经分配完了，<br /> //以后可以考虑重写这个部分，例如动态增长<br /> assert(!m_listToAllocate.empty() &&"out of mem");<br /> T* pT = m_listToAllocate.back();<br /> m_listToAllocate.pop_back();<br /> return pT;</p> <p>}</p> <p>//释放对象<br /> template<class T><br /> inline void MemPool<T>::Free(T* pT)<br /> {<br /> //确保删除的对象在缓存中<br /> assert(std::find(m_listBuffer.begin(),m_listBuffer.end(),pT) != m_listBuffer.end() && "object to free is not exist!!");<br /> //确保只删除一次<br /> assert(std::find(m_listToAllocate.begin(),m_listToAllocate.end(),pT) == m_listToAllocate.end() &&"object has deleted already!!");</p> <p> m_listToAllocate.push_back(pT);<br /> }</p> <p>//清除缓存池内容<br /> template<class T><br /> inline void MemPool<T>::Clear()<br /> {<br /> std::for_each(m_listBuffer.begin(),m_listBuffer.end(),DeleteAlgorithm<T>());<br /> m_listBuffer.clear();<br /> }<br /> }</p> <p>//一些宏定义，方便使用<br /> //定义重载new<br /> #define NEWCLASS(className) /<br /> void* operator new(size_t)/<br /> {/<br /> return Neo::MemPool<className>::Instance().Allocate();/<br /> }</p> <p>//定义重载delete<br /> #define DELETECLASS(className)/<br /> void operator delete(void* p)/<br /> {/<br /> Neo::MemPool<className>::Instance().Free(reinterpret_cast<className*>(p));/<br /> }</p> <p>//设置缓存池大小静态成员函数<br /> #define BUFFERSIZEMEMBER(className) /<br /> static bool SetBufferSize(unsigned int size)/<br /> {/<br /> Neo::MemPool<className>::Instance().SetBufferSize(size);/<br /> return true;/<br /> }</p> <p>#define SETBUFFERSIZE(className,size) static bool initial##className = className::SetBufferSize(size);

测试程序：请注意debug模式与release模式的区别(Release模式下比较快)

#include <iostream><br /> #include <windows.h><br /> #include <crtdbg.h><br /> #include "MemPool.h"<br /> #pragma comment(lib,"winmm.lib")<br /> using namespace std;</p> <p>//在写游戏代码时，可以估算一个关卡所需的对象数量，设置一个合适的缓存值<br /> const int bufferSize = 20;</p> <p>class TestWithAllocated<br /> {<br /> public:<br /> NEWCLASS(TestWithAllocated);<br /> DELETECLASS(TestWithAllocated);<br /> BUFFERSIZEMEMBER(TestWithAllocated);<br /> };<br /> SETBUFFERSIZE(TestWithAllocated,bufferSize);</p> <p>class Derived : public TestWithAllocated<br /> {<br /> public:<br /> NEWCLASS(Derived);<br /> DELETECLASS(Derived);<br /> BUFFERSIZEMEMBER(Derived);</p> <p>public:<br /> void fun(){cout << "hello" << endl;}<br /> };<br /> SETBUFFERSIZE(Derived,bufferSize);</p> <p>class TestWithOutAllocated<br /> {</p> <p>};</p> <p>template<class T><br /> void Allocate(std::vector<T*>& p,int size)<br /> {<br /> for (int i=0;i<size;++i)<br /> {<br /> p[i] = new T;<br /> }<br /> }</p> <p>template<class T><br /> void DeAllocate(std::vector<T*>& p,int size)<br /> {<br /> for (int i=0;i<size;++i)<br /> {<br /> delete p[i];<br /> }<br /> }</p> <p>int main(void)<br /> {</p> <p> //内存泄漏检查<br /> int tmpdbgflag;<br /> tmpdbgflag = _CrtSetDbgFlag(_CRTDBG_REPORT_FLAG);<br /> tmpdbgflag |= _CRTDBG_DELAY_FREE_MEM_DF;<br /> tmpdbgflag |= _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF;<br /> _CrtSetDbgFlag(tmpdbgflag);</p> <p> //测试次数<br /> int testSize =0;<br /> cout << "input test number !!" << endl;<br /> cin >> testSize;</p> <p> std::vector<TestWithAllocated*> pWA(bufferSize);<br /> std::vector<TestWithOutAllocated*> pWOA(bufferSize);</p> <p> //计算测试时间<br /> DWORD start = timeGetTime();</p> <p> //采用了内存池的对象创建测试<br /> for (int i=0;i<testSize;++i)<br /> {<br /> Allocate<TestWithAllocated>(pWA,bufferSize);<br /> DeAllocate<TestWithAllocated>(pWA,bufferSize);<br /> }<br /> DWORD end = timeGetTime();<br /> cout << " test with buffer time is: " << end - start << endl;</p> <p> //未采用内存池的对象创建测试<br /> start = timeGetTime();<br /> for (int i=0;i<testSize;++i)<br /> {<br /> Allocate<TestWithOutAllocated>(pWOA,bufferSize);<br /> DeAllocate<TestWithOutAllocated>(pWOA,bufferSize);<br /> }<br /> end = timeGetTime();<br /> cout << " test without buffer time is: " << end - start << endl;</p> <p> //采用了内存池另一组对象创建测试<br /> std::vector<Derived*> pW(bufferSize);<br /> start = timeGetTime();<br /> for (int i=0;i<testSize;++i)<br /> {<br /> Allocate<Derived>(pW,bufferSize);<br /> DeAllocate<Derived>(pW,bufferSize);<br /> }<br /> end = timeGetTime();<br /> cout << " test with buffer time is: " << end - start << endl;<br /> return 0;<br /> }

测试结果：

在我的电脑上当输入测试数量为100000时

采用内存池分配的对象用时70

未采用内存池根本的对象用时565

以上测试在Release模式下完成，因为在debug模式下，我采用了一些算法，确保分配不会出错。所以效率很低