(C++ : IOCP-21) Memory Pool-1

struct MemoryHeader
{
	// [MemoryHeader][Data]
	MemoryHeader(int32 size) : allocSize(size) { }

	static void* AttachHeader(MemoryHeader* header, int32 size)
	{
		new(header)MemoryHeader(size); // placement new
		return reinterpret_cast<void*>(++header);       // ++은 메모리 헤더만큼 건너뛰어달란 말.
	}

    // 헤더주소를 보내주세요
	static MemoryHeader* DetachHeader(void* ptr)
	{
		MemoryHeader* header = reinterpret_cast<MemoryHeader*>(ptr) - 1;
		return header;
	}

	int32 allocSize;        // 할당된 메모리 크기를 갖고있는다.
	// TODO : 필요한 추가 정보
};



class MemoryPool
{
public:
	MemoryPool(int32 allocSize);
	~MemoryPool();

	void			Push(MemoryHeader* ptr);    // 할당은 Push
	MemoryHeader*	Pop();                      // 사용은 Pop

private:
	int32 _allocSize = 0;           // 얼마만큼 메모리를 할당할 것인가
	atomic<int32> _allocCount = 0;  // 몇개가 할당되었나

	USE_LOCK;
	queue<MemoryHeader*> _queue;
};

MemoryPool::MemoryPool(int32 allocSize) : _allocSize(allocSize)
{
}

MemoryPool::~MemoryPool()
{
	while (_queue.empty() == false)
	{
		MemoryHeader* header = _queue.front();
		_queue.pop();
		::free(header);
	}
}

void MemoryPool::Push(MemoryHeader* ptr)
{
	WRITE_LOCK;
	ptr->allocSize = 0;

	// Pool에 메모리 반납
	_queue.push(ptr);

	_allocCount.fetch_sub(1);
}

MemoryHeader* MemoryPool::Pop()
{
	MemoryHeader* header = nullptr;

	{
		WRITE_LOCK;
		// Pool에 여분이 있는지?
		if (_queue.empty() == false)
		{
			// 있으면 하나 꺼내온다
			header = _queue.front();
			_queue.pop();
		}
	}

	// 없으면 새로 만들다
	if (header == nullptr)
	{
		header = reinterpret_cast<MemoryHeader*>(::malloc(_allocSize));
	}
	else
	{
		ASSERT_CRASH(header->allocSize == 0);
	}

	_allocCount.fetch_add(1);

	return header;
}

class Memory
{
	enum
	{
		// ~1024까지 32단위, ~2048까지 128단위, ~4096까지 256단위
		POOL_COUNT = (1024 / 32) + (1024 / 128) + (2048 / 256),
		MAX_ALLOC_SIZE = 4096
	};

public:
	Memory();
	~Memory();

	void*	Allocate(int32 size);
	void	Release(void* ptr);

private:
	vector<MemoryPool*> _pools;

	// 메모리 크기 <-> 메모리 풀
	// O(1) 빠르게 찾기 위한 테이블
	MemoryPool* _poolTable[MAX_ALLOC_SIZE + 1];
};

Memory::Memory()
{
	int32 size = 0;
	int32 tableIndex = 0;

	for (size = 32; size <= 1024; size += 32)
	{
		MemoryPool* pool = new MemoryPool(size);
		_pools.push_back(pool);

		while (tableIndex <= size)
		{
			_poolTable[tableIndex] = pool;
			tableIndex++;
		}
	}

	for (; size <= 2048; size += 128)
	{
		MemoryPool* pool = new MemoryPool(size);
		_pools.push_back(pool);

		while (tableIndex <= size)
		{
			_poolTable[tableIndex] = pool;
			tableIndex++;
		}
	}

	for (; size <= 4096; size += 256)
	{
		MemoryPool* pool = new MemoryPool(size);
		_pools.push_back(pool);

		while (tableIndex <= size)
		{
			_poolTable[tableIndex] = pool;
			tableIndex++;
		}
	}
}

Memory::~Memory()
{
	for (MemoryPool* pool : _pools)
		delete pool;

	_pools.clear();
}

void* Memory::Allocate(int32 size)
{
	MemoryHeader* header = nullptr;
	const int32 allocSize = size + sizeof(MemoryHeader);

	if (allocSize > MAX_ALLOC_SIZE)
	{
		// 메모리 풀링 최대 크기를 벗어나면 일반 할당
		header = reinterpret_cast<MemoryHeader*>(::malloc(allocSize));
	}
	else
	{
		// 메모리 풀에서 꺼내온다
		header = _poolTable[allocSize]->Pop();
	}

	return MemoryHeader::AttachHeader(header, allocSize);
}

void Memory::Release(void* ptr)
{
	MemoryHeader* header = MemoryHeader::DetachHeader(ptr);

	const int32 allocSize = header->allocSize;
	ASSERT_CRASH(allocSize > 0);

	if (allocSize > MAX_ALLOC_SIZE)
	{
		// 메모리 풀링 최대 크기를 벗어나면 일반 해제
		::free(header);
	}
	else
	{
		// 메모리 풀에 반납한다
		_poolTable[allocSize]->Push(header);
	}
}