C++ STL的空间配置器

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分类专栏： C++基础知识 文章标签： c++ STL空间配置器
于 2022-08-25 16:29:13 首次发布
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版权

STL的空间配置器

空间配置器简介

我们知道C++内存配置操作和释放操作是这样的：

class Foo {
   ...};
Foo* pf = new Foo;	//配置内存，然后构造对象
delete pf;			//将对象析构，然后释放内存

new 包含两个阶段操作：1、调用operator new 配置内存。2、调用构造函数，构造对象内容。

delete也内含两个阶段操作：1、调用析构函数。2、调用operator delete 释放内存。

为了精

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C++ STL（第三篇：空间配置器）
weixin_39640298的博客
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1、概述 以STL运用的角度而言，空间配置器是最不需要介绍的，它总是藏在一切组件的背后，默默工作。整个STL的操作对象都存放在容器之中（vertor、list），而容器一定需要配置空间以放置资料，这就是空间配置器的作用。 虽然STL提供了让我们自定义空间配置器的接口，但是不建议自己定义，因为标准提供的空间配置器是安全的，且效率也不错的。所以我们使用时，一般都会使用默认的配置器。如下： templa...
详解C++ STL：空间配置器
qq_56921730的博客
02-13 355
STL允许用户自定义空间配置器，以满足特定的内存管理需求。提供allocatedeallocateconstruct和destroy等接口。定义必要的类型别名，如value_typepointersize_type等。以下是一个简单的自定义配置器，基于malloc和free#include <cstdlib> // 包含malloc和freepublic:// 必须定义的类型别名// 分配内存。
c++ - 第25节 - STL之空间配置器
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01-17 790
SGI-STL以128字节作为小块内存与大块内存的分界线，将空间配置器其分为两级结构，一级空间配置器处理大块内存，二级空间配置器处理小块内存。​​​​​​​ 直接使用malloc与new进行申请，每块空间前有额外空间浪费（因为每块空间都要开额外的内存空间记录这块空间的大小）​​​​​​​ 频繁向系统申请小块内存块，容易造成内存碎片。​​​​​​​ 频繁向系统申请小块内存，影响程序运行效率。​​​​​​​ 代码结构比较混乱，代码复用率不高。​​​​​​​ 申请空间失败怎么应对。空间配置器，顾名思义就是。
[C++] STL之空间配置器
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06-06 449
文章目录什么是空间配置器？为什么需要空间配置器一级空间配置器二级空间配置器内存池工作原理内存碎片问题 什么是空间配置器？ 空间配置器，就是用来为各个容器高效的管理空间(空间的申请与回收)的 为什么需要空间配置器 在模拟实现vector、list、map、unordered_map等容器时，所有需要空间的地方都是通过new申请 的，虽然代码可以正常运行，但是有以下不足之处： 空间申请与释放需要用户自己管理，容易造成内存泄漏 频繁向系统申请小块内存，容易造成内存碎片 频繁向系统申请小块内存，影响程序运行效率
C++STL之空间配置器
蓬某某的博客
03-03 246
1. STL分配内存方式 第一步：调用alloc分配足够大内存； 第二步：调用construct对内存进行初始化； 第三步：调用destroy对对象进行析构； 第四步：调用free对内存进行释放。 2. alloc/free STL通过两种方式进行内存申请，第一种为第一级配置器，第二种为第二级配置器+第一级配置器。 2.1 第一级配置器 使用malloc(),free(),realloc()等C函...
【C++】剖析STL空间配置器
码农印象
01-14 657
前言一、STL六大组件之间的关系二、STL产生空间配置器的原因？三、STL一级空间配置器四、STL二级空间配置器五、STL空间配置器的遗留问题六、结语 以STL的运用角度而言，它是不需要介绍的，但是作为一名C++Coder，剖析并熟练使用它是非常有必要的。今天我不是在造轮子，而是站在它的肩膀上探索空间配置器的设计原理和实现细节。与其说它是一个C++的标准库，不如称之为一门艺术。 一、STL六大组件...
【C++】STL之空间配置器
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空间配置器，顾名思义就是为各个容器高效的管理空间(空间的申请与回收)的，在默默地工作。虽然在常规使用STL时，可能用不到它，但站在学习研究的角度，学习它的实现原理对我们有很大的帮助。
【C++】STL 之空间配置器 | STL 总结
joy.728的博客
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本篇博客主要讲解了 STL 的空间配置器、定长内存池与 malloc 的效率对比以及 STL 六大组件内在联系的总结等等。
揭秘——STL空间配置器
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为什么要有空间配置器呢？这主要是从两个方面来考虑的。 1、小块内存带来的内存碎片问题   单从分配的角度来看。由于频繁分配、释放小块内存容易在堆中造成外碎片(极端情况下就是堆中空闲的内存总量满足一个请求，但是这些空闲的块都不连续，导致任何一个单独的空闲的块都无法满足这个请求)。 2、小块内存频繁申请释放带来的性能问题。   关于性能这个问题要是再深究起来还是比较
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内存池 内存池：一块大的内存空间+对空间的管理机制。 1.提前准备好一块大的内存块备用，如果用户需要空间的时候，不需要通过malloc每次向系统索要，直接从备用大块内存中来进行获取。 2.不会频繁向系统索要小的内存块。解决内存碎片问题、申请空间效率低问题。不会浪费额外的空间。 3.用户将空间使用完成后，从谁跟前借，用完之后就还给谁。 对于用户归还的空间，内存池没有办法直接将小块内存连接到大块内存上...
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空间配置器 详解SGI特殊的空间配置器-alloc 我们所习惯的c++内存操作：new/delete (new： 首先operator new 配置内存，再然后 调用构造函数构造对象；delete：先调用析构函数析构对象，在operate delete 释放内存) STL决定将上面的两个过程分开，内存配置操作由alloc::allocate()完成，释放由alloc::deallocate().对象构造由::construct()完成，对象析构由destroy()完成。在STL中，配置器定义在&lt.
【C++】STL之空间配置器（了解）
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<think>好的，用户想了解STL中空间配置器的实现和用法。首先，我需要回忆一下空间配置器的基础知识。空间配置器主要负责内存的分配和释放，这在STL容器中非常重要，因为它直接影响到容器的性能和效率。根据提供的引用，空间配置器分为一级和二级，这可能类似于SGI STL的实现。 用户提到的引用[1]和[4]提到了一级和二级配置器的区别。一级配置器处理大块内存，直接使用malloc和free，而二级配置器使用内存池和自由链表来管理小块内存，避免频繁的系统调用，提升效率。需要解释这两者的不同应用场景和实现机制。 接下来，用户可能想知道如何在实际中使用空间配置器。STL容器通常有默认的allocator，但用户也可以自定义。例如，在C++中，vector模板的第二个参数就是分配器类型。需要给出一个代码示例，展示如何指定自定义分配器，但要注意引用的资料中没有具体代码，可能需要用标准用法举例。 然后，根据引用[2]和[3]，空间配置器的allocate和deallocate函数是关键。需要详细说明这两个函数的工作流程，尤其是二级配置器如何从自由链表或内存池中获取内存，以及归还内存时的操作。可能涉及内存碎片处理、内存池的维护机制等。 用户可能还有疑问，比如为什么需要二级配置器，内存池技术有什么优势，或者如何避免内存碎片。这些问题可以作为相关问题提出，但需要确保在回答中覆盖这些点的基础解释。 另外，需要注意引用的资料中有提到联合体(union)在自由链表中的应用，这可能涉及到内存块的复用，用于存储下一个空闲块的指针，这样可以节省空间。这一点需要简要说明，但不要过于深入，以免让用户感到困惑。 最后，确保回答结构清晰，分点说明实现机制、用法和优化策略，并引用提供的资料作为支持。同时，生成的相关问题要围绕空间配置器的设计原理、优化方法、与容器协作的方式等方面，帮助用户进一步学习。</think>### STL空间配置器的实现与用法解析 #### 一、空间配置器的核心作用 空间配置器（allocator）是STL实现内存管理的核心组件，主要负责以下任务： 1. 内存分配与释放：通过`allocate()`和`deallocate()`实现，规避直接调用`new/delete`或`malloc/free`带来的性能损耗[^1] 2. 类型擦除：将内存分配与对象构造解耦，实现内存预分配和对象延迟构造 3. 内存碎片管理：通过分级策略降低内存碎片率 #### 二、SGI-STL双级配置器实现 **1. 一级空间配置器（malloc_alloc_template）** - 处理大于128字节的内存请求 - 直接调用`malloc()`/`free()`进行内存管理 - 包含内存不足处理机制：尝试调用预定义的内存不足处理函数[^4] **2. 二级空间配置器（default_alloc_template）** - 处理≤128字节的小内存块 - 核心结构： - **内存池**：预分配的大块内存区域（默认20*128=2560字节） - **自由链表**：16个链表管理8-128字节的块（以8字节为间隔）[^2] $$FreeList[0] \rightarrow 8B, \quad FreeList[15] \rightarrow 128B$$ **关键函数实现：** ```cpp // 内存分配（简化逻辑） void* allocate(size_t n) { if(n > 128) return malloc_alloc::allocate(n); obj** my_free_list = free_list + FREELIST_INDEX(n); obj* result = *my_free_list; if(!result) refill(FREELIST_INDEX(n)); // 内存池补充 *my_free_list = result->next; return result; } // 内存释放（头插法） void deallocate(void* p, size_t n) { if(n > 128) return malloc_alloc::deallocate(p); obj** my_free_list = free_list + FREELIST_INDEX(n); obj* q = static_cast<obj*>(p); q->next = *my_free_list; *my_free_list = q; } ``` #### 三、实际应用场景 **1. 标准容器使用** ```cpp std::vector<int, MyAllocator<int>> v; // 自定义分配器 ``` **2. 性能敏感场景** - 高频小对象分配（如网络数据包处理） - 需要内存预分配的场景（如实时系统） **3. 内存监控** ```cpp template<class T> class DebugAllocator { public: T* allocate(size_t n) { log_allocation(n); return static_cast<T*>(::operator new(n*sizeof(T))); } // 类似实现deallocate }; ``` #### 四、优化策略 1. **内存池技术**：预分配大块内存减少系统调用 2. **自由链表复用**：使用union节省空间 ```cpp union obj { union obj* next; // 空闲时存储指针 char data[1]; // 使用时存储数据 }; ``` 3. **多线程优化**：通过线程本地存储（TLS）实现无锁分配
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