STL：二级空间配置器浅谈

最新推荐文章于 2025-04-20 13:47:02 发布

Dandelion_gong

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分类专栏： STL 文章标签： stl 内存 malloc 二级空间配置器

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Dandelion_gong/article/details/51353918

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本文介绍了STL中的二级空间配置器，用于优化内存分配，减少碎片。二级配置器分为一级和二级，一级是对malloc的包装，而二级通过自由链表管理小于128字节的小内存块。当需要内存时，若大于128字节则由一级处理，否则二级通过提升内存大小至8的倍数并从自由链表中分配。在内存不足时，二级空间配置器会尝试从内存池或更大的自由链表中获取，甚至触发一级空间配置器进行内存清理。当所有尝试都失败时，才会抛出bad_alloc异常。

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我们在编写程序过程中，需要内存时，我们第一反应就是malloc，但是这样容易产生内片无法被利用。

在STL中提到了空间适配器，它主要分为两级：一级空间适配置器，二级空间配置器。一级空间适配器是对malloc的简单包装，它内部的allocate()和reallocate()都是在调用malloc()和realloc()不成功后，再调用oom_malloc()和oom_realloc()【清理内存】,重复多次后，如果还不成功便调用_THROW_BAD_ALLOC,丢出bad_alloc异常信息。

二级空间配置器：
二级空间配置器对内存的管理减少了小区块造成的内存碎片，它主要是：如果所要申请的空间大于128字节，则直接交至一级空间配置器处理，如果小于128字节，则使用二级空间配置器，它是用一个16个元素的自由链表来管理的，每个位置下挂载着大小（分别为8、16、24、32、48、56、64、72、80、88、96、104、112、120、128字节），每次将所需内存提升到8的倍数。
free_list它的节点结构为一个共用体：

union obj
{
    union obj * free_list_link;
    char client_data[1];
};

二级空间配置器结构入下图所示：
这里写图片描述

自由链表中分出区块：

这样在完成工作的同时更加节省空间。在空间没有分配出去之前，该空间中一直存放的是所指向的下一个节点的地址，当该空间分配出去时，让对应的my_free_list指向它的下一个节点，然后将他内部的值改为要放入用户的data值，
这里写图片描述

它的内存分配主要分为以下四种情况：
1、所需内存下连接的区块和内存池其中一个为空
(1)、当内存池为空，但是所需空间大小提升为8的倍数后(入需要13bytes空间，我们会给它分配16bytes大小)所对应的free_list不为空时，它会像上图所示那样直接从对应的free_list中拔出。

if(n > __MAX_BYTES)          //所需内存是否大于128bytes,如果大于128bytes则调用以及空间配置器。
{
    return malloc_alloc::allocate(n);
}
//如果小于128bytes，调用二级空间配置器并找出16个free_list中时当的一个
my_free_list = free_list + FREELIST_IND

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