简单空间配置器

一个简单的空间配置器, JJ::allocator:

<span style="font-family:Courier New;font-size:14px;">#ifndef __JJALLOC_
#define __JJALLOC_

#include <new>			// for placement new
#include <cstddef>		// for ptrdiff_t, size_t
#include <cstdlib>		// for exit()
#include <climits>		// for UINT_MAX
#include <iostream>		// for cerr


namespace JJ {

template <class T>
inline T* _allocate(ptrdiff_t size, T*) {
	set_new_handler(0);
	T* tmp = (T*)(::operator new((size_t)(size*sizeof(T))));
	if (tmp == 0) {
		cerr << "out of memory" << endl;
		exit(1);
	}
	return tmp;
}

template <class T>
inline void _deallocate(T* buffer) {
	::operator delete(buffer);
}

template <class T1, class T2>
inline void _construct(T1* p, const T2& value) {
	new(p) T1(value);	//placement new. 将p作为地址传入operate new函数
				//不进行分配操作, 调用T1::T1(value)
}

template <class T>
inline void _destroy(T* ptr) {
	ptr->~T();
}

template <class T>
class allocator {
public:
	typedef T			value_type;
	typedef T*			pointer;
	typedef const T*	const_pointer;
	typedef T&			reference;
	typedef const T&	const_reference;
	typedef size_t		size_type;
	typedef ptrdiff_t	difference_type;

	template <class U>
	struct rebind {
		typedef allocator<U> other; 
		//以list为例, allocator<int>::rebind<node>::other即为allocator<node>
	};

	//第二个参数是个提示, 实现上可能会利用它来增进区域性(locality), 或者完全忽略之
	pointer allocate(size_type n, const void* hint = 0) {
		return _allocate((difference_type)n, (pointer)0);
	}

	void deallocate(pointer p, size_type n) {
		_deallocate(p);
	}

	void construct(pointer p, const T& value) {
		_construct(p, value);
	}

	void destroy(pointer p) {
		_destroy(p);
	}

	pointer address(reference x) {
		return (pointer)&x;
	}

	const_pointer const_address(const_reference x) {
		return (const_pointer)&x;
	}

	size_type max_size() const {
		return size_type(UINT_MAX / sizeof(T));
	}
};

}


#endif</span>



SGI标准空间配置器, std::allocator源码:

<span style="font-family:Courier New;font-size:14px;">#ifndef DEFALLOC_H
#define DEFALLOC_H

#include <new.h>
#include <stddef.h>
#include <stdlib.h>
#include <limits.h>
#include <iostream.h>
#include <algobase.h>


template <class T>
inline T* allocate(ptrdiff_t size, T*) {
    set_new_handler(0);
    T* tmp = (T*)(::operator new((size_t)(size * sizeof(T))));
    if (tmp == 0) {
	cerr << "out of memory" << endl; 
	exit(1);
    }
    return tmp;
}


template <class T>
inline void deallocate(T* buffer) {
    ::operator delete(buffer);
}

template <class T>
class allocator {
public:
    typedef T value_type;
    typedef T* pointer;
    typedef const T* const_pointer;
    typedef T& reference;
    typedef const T& const_reference;
    typedef size_t size_type;
    typedef ptrdiff_t difference_type;
    pointer allocate(size_type n) { 
	return ::allocate((difference_type)n, (pointer)0);
    }
    void deallocate(pointer p) { ::deallocate(p); }
    pointer address(reference x) { return (pointer)&x; }
    const_pointer const_address(const_reference x) { 
	return (const_pointer)&x; 
    }
    size_type init_page_size() { 
	return max(size_type(1), size_type(4096/sizeof(T))); 
    }
    size_type max_size() const { 
	return max(size_type(1), size_type(UINT_MAX/sizeof(T))); 
    }
};

//模板特化需要加template<>, 此处为gcc特性
class allocator<void> {   
public:
    typedef void* pointer;
};



#endif
</span>


【论文复现】一种基于价格弹性矩阵的居民峰谷分时电价激励策略【需求响应】(Matlab代码实现)内容概要:本文介绍了一种基于价格弹性矩阵的居民峰谷分时电价激励策略,旨在通过需求响应机制优化电力系统的负荷分布。该研究利用Matlab进行代码实现,构建了居民用电行为与电价变动之间的价格弹性模型,通过分析不同时间段电价调整对用户用电习惯的影响,设计合理的峰谷电价方案,引导用户错峰用电,从而实现电网负荷的削峰填谷,提升电力系统运行效率与稳定性。文中详细阐述了价格弹性矩阵的构建方法、优化目标函数的设计以及求解算法的实现过程,并通过仿真验证了所提策略的有效性。; 适合人群:具备一定电力系统基础知识和Matlab编程能力,从事需求响应、电价机制研究或智能电网优化等相关领域的科研人员及研究生。; 使用场景及目标:①研究居民用电行为对电价变化的响应特性;②设计并仿真基于价格弹性矩阵的峰谷分时电价激励策略;③实现需求响应下的电力负荷优化调度;④为电力公司制定科学合理的电价政策提供理论支持和技术工具。; 阅读建议:建议读者结合提供的Matlab代码进行实践操作,深入理解价格弹性建模与优化求解过程,同时可参考文中方法拓展至其他需求响应场景,如工业用户、商业楼宇等,进一步提升研究的广度与深度。
针对TC275微控制器平台,基于AUTOSAR标准的引导加载程序实现方案 本方案详细阐述了一种专为英飞凌TC275系列微控制器设计的引导加载系统。该系统严格遵循汽车开放系统架构(AUTOSAR)规范进行开发,旨在实现可靠的应用程序刷写与启动管理功能。 核心设计严格遵循AUTOSAR分层软件架构。基础软件模块(BSW)的配置与管理完全符合标准要求,确保了与不同AUTOSAR兼容工具链及软件组件的无缝集成。引导加载程序本身作为独立的软件实体,实现了与上层应用软件的完全解耦,其功能涵盖启动阶段的硬件初始化、完整性校验、程序跳转逻辑以及通过指定通信接口(如CAN或以太网)接收和验证新软件数据包。 在具体实现层面,工程代码重点处理了TC275芯片特有的多核架构与内存映射机制。代码包含了对所有必要外设驱动(如Flash存储器驱动、通信控制器驱动)的初始化与抽象层封装,并设计了严谨的故障安全机制与回滚策略,以确保在软件更新过程中出现意外中断时,系统能够恢复到已知的稳定状态。整个引导流程的设计充分考虑了时序确定性、资源占用优化以及功能安全相关需求,为汽车电子控制单元的固件维护与升级提供了符合行业标准的底层支持。 资源来源于网络分享,仅用于学习交流使用,请勿用于商业,如有侵权请联系我删除!
<think> 我们正在讨论C++的空间配置器,特别是STL中的实现。根据用户提供的引用,我们知道SGI STL有一个标准的空间配置器std::allocator,还有一个特殊的std::alloc。同时,引用[2]提到空间配置器的作用是为容器管理内存的申请和回收,而且它对用户是透明的。 用户想要了解C++空间配置器的介绍、使用及原理。因此,我将从以下几个方面进行回答: 1. 空间配置器的作用和设计目的。 2. 两种空间配置器的介绍(std::allocator和SGI的std::alloc)。 3. 空间配置器的原理,包括内存分配和释放,对象构造和析构。 4. 如何使用空间配置器(通常我们不需要显式使用,但也可以了解其用法)。 需要注意的是,用户提供的引用[1]提到了构造和析构的基本工具construct()和destroy(),以及一二级空间配置器。引用[2]则强调了空间配置器STL容器中的幕后角色。 因此,我将组织回答如下: ### C++空间配置器 空间配置器(allocator)是C++标准库中用于管理内存分配的组件,它封装了内存的分配和释放操作,以及对象的构造和析构。在STL中,每个容器都有一个默认的空间配置器,通常我们不需要指定,但也可以自定义。 #### 1. 空间配置器的作用 - 为容器动态分配和释放内存。 - 将内存分配与对象构造分离,将内存释放与对象析构分离。 - 提高内存管理效率,减少内存碎片。 #### 2. 两种空间配置器介绍 ##### a. 标准空间配置器:std::allocator C++标准提供的空间配置器,定义在头文件`<memory>`中。它的实现通常比较简单,直接调用`operator new`和`operator delete`进行内存分配和释放。 使用示例: ```cpp #include <memory> std::allocator<int> alloc; int* p = alloc.allocate(1); // 分配一个int的内存 alloc.construct(p, 10); // 构造对象,初始化为10 alloc.destroy(p); // 析构对象 alloc.deallocate(p, 1); // 释放内存 ``` ##### b. SGI STL空间配置器:std::alloc SGI STL(被广泛用于GCC等编译器)实现了一个更复杂的空间配置器,通常称为`std::alloc`。它采用了两级配置器结构: - 第一级配置器:直接使用`malloc`和`free`处理大块内存。 - 第二级配置器:采用内存池技术管理小块内存,以减少内存碎片和提高分配效率。 #### 3. 空间配置器的原理 空间配置器主要处理两个任务: - 内存的分配与释放(由`allocate`和`deallocate`完成)。 - 对象的构造与析构(由`construct`和`destroy`完成)。 在SGI STL中,对象构造使用`construct()`函数,它使用placement new在已分配的内存上构造对象;对象析构使用`destroy()`函数,它调用对象的析构函数。 内存分配方面,SGI的两级配置器工作流程如下: - 当请求的内存大于128字节时,使用第一级配置器(直接调用`malloc`和`free`)。 - 当请求的内存小于等于128字节时,使用第二级配置器。第二级配置器维护一个自由链表数组,每个链表管理特定大小的内存块(通常是8的倍数,从8到128字节)。当分配内存时,从相应的链表中取出一个内存块;如果链表为空,则从内存池中取出一批内存块加入链表。释放内存时,将内存块归还到链表。 #### 4. 使用空间配置器 通常,我们在使用STL容器时已经隐式使用了空间配置器。例如: ```cpp std::vector<int> v; // 使用默认的allocator ``` 如果需要,我们也可以显式指定空间配置器: ```cpp std::vector<int, std::allocator<int>> v; ``` 对于SGI的特殊配置器,通常不直接使用,因为它不是标准的一部分。 ### 总结 空间配置器STL中负责内存管理的组件,它通过封装内存分配和对象构造,使得STL容器可以高效、灵活地管理内存。SGI STL中的二级空间配置器通过内存池技术优化了小内存块的分配,提高了效率并减少了内存碎片。 §§相关问题§§ 1. 如何在自定义类型中使用空间配置器? 2. 空间配置器在哪些场景下可以提升性能? 3. 如何自己实现一个空间配置器? 4. SGI STL的二级空间配置器是如何避免内存碎片的? </think> ### C++空间配置器介绍、使用及原理 #### 一、基本概念 空间配置器(Allocator)是STL的核心组件之一,负责为容器(如`vector`、`list`等)管理内存的分配与回收。它在用户无感知的情况下工作,主要作用包括: - **内存分配**:替代`new`操作符,按需分配内存 - **对象构造**:在已分配内存上构造对象 - **对象析构**:销毁对象但保留内存 - **内存回收**:释放不再需要的内存块 默认空间配置器为`std::allocator`[^1][^2]。 #### 二、工作原理(以SGI STL为例) ##### 1. 两级配置器结构 ```mermaid graph TD A[内存请求] -->|>128字节| B[一级空间配置器] A -->|≤128字节| C[二级空间配置器] B --> D[直接调用malloc/free] C --> E[内存池+自由链表] ``` ##### 2. 核心组件 - **构造/析构工具**: - `construct()`:使用`placement new`构造对象 `template <class T1, class T2> void construct(T1* p, const T2& value)` - `destroy()`:调用析构函数 `template <class T> void destroy(T* pointer)` - **内存管理**: ```cpp // 一级配置器(大内存) void* allocate(size_t n) { void* result = malloc(n); // 直接分配 if (0 == result) result = oom_malloc(n); // 内存不足处理 return result; } // 二级配置器(小内存) void* allocate(size_t n) { obj* volatile* my_free_list = free_list + FREELIST_INDEX(n); obj* result = *my_free_list; if (result == 0) { // 自由链表为空 return refill(ROUND_UP(n)); // 重新填充 } *my_free_list = result->next; // 调整链表 return result; } ``` ##### 3. 内存池优化 - **自由链表设计**:维护16个链表(8~128字节区间) - **内存碎片处理**: - 每次分配20个区块(减少系统调用) - 剩余内存挂载到对应链表 ```cpp void refill(size_t n) { int nobjs = 20; char* chunk = chunk_alloc(n, nobjs); // 从内存池取区块 if (nobjs == 1) return chunk; // 只获得一个区块 // 将多余区块加入自由链表 obj* volatile* my_free_list = free_list + FREELIST_INDEX(n); obj* result = (obj*)chunk; *my_free_list = next_obj = (obj*)(chunk + n); // ...构建链表结构 return result; } ``` #### 三、使用方式 ##### 1. 显式使用allocator ```cpp #include <memory> std::allocator<int> alloc; // 创建配置器实例 // 内存分配与对象构造 int* p = alloc.allocate(5); // 分配5个int空间 alloc.construct(p, 10); // 构造对象(p[0]=10) // 对象析构与内存释放 alloc.destroy(p); // 析构对象 alloc.deallocate(p, 5); // 释放内存 ``` ##### 2. 容器中隐式使用 ```cpp std::vector<int, std::allocator<int>> v; // 等价于 std::vector<int> v.push_back(42); // 自动调用allocator分配内存 ``` #### 四、性能优势 1. **内存碎片优化**:二级配置器减少小内存碎片 2. **效率提升**: - 自由链表实现$O(1)$时间分配 - 内存池预分配降低系统调用开销 3. **扩展性**:可通过自定义配置器实现特殊内存管理 ```cpp template <typename T> class CustomAllocator { /* 实现allocate/deallocate接口 */ }; std::list<int, CustomAllocator<int>> customList; ``` #### 五、典型应用场景 1. 高频次小对象分配(如节点式容器) 2. 需要固定内存池的实时系统 3. 共享内存管理 4. 内存泄漏敏感场景 > 现代C++中可通过`std::allocator_traits`访问配置器接口,提供更统一的抽象[^2]。
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