青的點滴|玉清，早上好

5.2.1.1 基本的Stack内存分配器

现在很多游戏中流行使用Stack内存分配。无论何时一个新的游戏关卡载入，内存都为她分配好了。当这个关卡载入完成的时候，要么很少甚至没有动态内存分配发生。当这个关卡结束的时候，她会卸载了全部她使用的内存。使用它具有很大的意义，使用这些类型的内存分配一个类似栈的数据结构。

一个Stack内存分配器是很容易实现的。我们简单地通过malloc(),new或者全局的数组(在这种情况下内存将会在BSS段分配in which case the memory is effectively allocated out of the executable’s BSS segment)的分配一大片连续的内存块。通过一个指向栈顶的指针来维护她。所有的内存低于这个指针的地址被认为是在使用中，而在它上面的所有地址被认为是未分配的自由的空间。这个位于栈顶部的指针被初始化到最低地址，栈顶指针一开始应指向栈的底部。每个内存分配请求只需要简单的移动这个指针到需要的大小的位置即可。最接近的被申请的内存块要释放只要简单的把这个指针移到对应大小个位置即可。

这里有一个很重要的地方对于Stack分配器来说，内存是不能被任意的释放的。所有的内存释放必须做她们申请时的相反操作。我们可以强制的限制这些内存不允许被私自的释放。反而，我们可以规定一个函式用来将栈顶指针反方向滚动到之前标记的地址，这样处于当前栈顶和滚动的指针之间的内存块就会被释放。

有很重要的一点是，要始终把指针回滚到两个内存块的分界上，因为在另外的一些方面，新的内存分配需求需要跟随在这个指针之后进行分配。为了确保这能成功，一个Stack分配器经常会使用一个函式用来返回一个marker来标记当前的栈顶。回滚函式会将她的marker一起操作。这看起来就像图5.1.一个Stack分配器的接口一般看起来像这样：

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5.2 内存管理

作为一个游戏开发人员，我们总是在尝试使我们的代码可以运行的更快。性能优化对于任何软体来说都没有什么特定不变的算法，也没有什么一定的算法已经被弄成代码可以运行在所有地方。但是关于程式如何使用内存，内存对性能的影响一般会体现到两个方面

1. 动态内存分配 通过malloc()或者通过C++全局操作符new来进行这个操作上非常慢的。我们在动态内存分配的问题上可以通过使用我们自己的内存分配器来使得这方面的性能得到优化。
2. 在现代CPU中，对于程式的某部分性能来说，通常是其内存访问模式占据主导位置。众所周知的，数据处在小的，连续的内存块上的性能要比一些数据分散在各个内存空间上要好得多。对于理想状况的最佳算法来说，代码会极限的将内存分配放到一个紧凑连续的空间。

在这一章节，我们将会在这两个方面上学习如何优化我们的内存使用。

5.2.1 动态内存分配

动态内存分配和释放如果是通过malloc()和free()或者C++全局的new和delete操作符进行的，众所周知的这是堆heap内存分配，很慢。导致这种分配很高的消耗有两个因素：第一，一个Heap内存分配器是一个通用的设计，所以她必须可以写入任意大小的数据，从一个Byte到千兆Byte。这需要很大量的日常管理开支，这使得malloc()和free()变得缓慢。第二，对于大部分作业系统来说，每当调用malloc()和free()函式时，都要将first context-switch从user mode切换到kernel mode,处理这个请求，然后切换到这个程式。这些上下文切换会造成极大的开销。对于游戏开发者来说有一个重要的规则：

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5.1.2 一个简单的可以工作的方法

让我们为Singleton的子系统尝试一下这个方法。在这个方法里面，一个简单的叫做”brute-force”方案，她在每一个Singleton Manager类里面定义了启动和退出函式。这些函式就像把构造和析构移动了位置一样，以及我们可以让真的构造和析构函式不做任何事情。在这个方法中，启动和退出函式必须要在main()(或者一些用来管理引擎的Singleton Object)里面调用。比如：

class RenderManager
{
public:
	RenderManager()
	{
		// 啥也不做
	}
	~RenderManager()
	{
		// 啥也不做
	}

	void startUp()
	{
		// 启动这个管理器
	}

	void shutDown()
	{
		// 退出这个管理器
	}

	// ...
};

class PhysicsManager  { /* 类似的 */};
class AnimationManager  { /* 类似的 */};
class MemoryManager  { /* 类似的 */};
class FileSystemManager  { /* 类似的 */};

//...

RenderManager gRenderManager;
PhysicsManager gPhysicsManager;
MemoryManager gMemoryManager;
FileSystemManager gFileSystemManager;

//...

int main(int argc, const char* argv)
{
	// 根据正确的方式启动引擎系统
	gMemoryManager.startUp();
	gFileSystemManager.startUp();
	gVideoManager.startUp();
	gTextureManager.startUp();
	gRenderManager.startUp();
	gAnimationManager.startUp();
	gPhysicsManager.startUp();

	//...

	// 运行这个游戏
	gSimulationManager.run();

	//根据正确的方式退出每个系统
	//...

	gPhysicsManager.shutDown();
	gAnimationManager.shutDown();
	gRenderManager.shutDown();
	gFileSystemManager.shutDown();
	gMemoryManager.shutDown();

	return 0;
}

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