一、STL空间配置器
STL中空间配置包括内存分配、启用构造函数、析构对象、内存回收/释放。
new_allocator.h中,construct()如下所示:
template<typename _Up, typename... _Args>
void
construct(_Up* __p, _Args&&... __args)
noexcept(std::is_nothrow_constructible<_Up, _Args...>::value)
{ ::new((void *)__p) _Up(std::forward<_Args>(__args)...); }
destroy()调用析构函数,如下所示:
template<typename _Up>
void
destroy(_Up* __p)
noexcept(std::is_nothrow_destructible<_Up>::value)
{ __p->~_Up(); }
STL中内存分配分为一级分配器与二级分配器。一级分配器使用malloc分配内存,负责为128k以上的空间分配内存;二级分配器则采用内存池的形式,为128k以下的空间分配内存。
二、内存分配
1、在进行内存分配时,要考虑:
●从堆上分配空间
●小型内存申请导致的内存碎片问题:一级分配器与二级分配器
●内存不足时的措施
●线程安全问题
2、一级分配器
一级分配器使用malloc(),free(),realloc()等C函数进行空间的分配,并且类似于c++的new_handler(new的oom操作)机制,在分配失败后,调用oom_alloc()或者oom_realloc()。
template<int inst>
class __malloc_alloc_template{
private:
static void*oom_malloc(size_t);
static void*oom_realloc(size_t);
static void(*_malloc_alloc_oom_hanlder)();
public:
// 对malloc的封装
static void * Allocate(size_t n)
{
//一级空间配置器直接使用malloc(),申请空间成功,直接返回,失败则交由oom_malloc函数处理
void *result = malloc(n);
//内存空间申请失败时,调用 oom_malloc()
if (0 == result)
result = Oom_Malloc(n);
return result;
}
// 对free的封装 这个size_t完全可以不要,但是为了统一接口,加上了这个size_t
static void Deallocate(void *p, size_t /* n */)
{
//一级空间配置器直接使用free()
free(p);
}
// 对realloc的封装
static void * Allocate(void *p,size_t n)
{
void *result = realloc(p,n);
//内存空间申请失败时,调用 oom_malloc()
if (0 == result)
result = oom_realloc(n);
return result;
}
// 模拟set_new_handle
// 该函数的参数为函数指针,返回值类型也为函数指针
// void (* set_malloc_handler( void (*f)() ) )()
typedef void(*PFUNC)();
static PFUNC set_malloc_handler(PFUNC f)
static void(*set_malloc_handler(void(*f)()))()
{
void(*old)() = __malloc_alloc_oom_handler;
__malloc_alloc_oom_handler = f;
return(old);
}
}
3、二级分配器(内存池)
二级分配器由节点大小分别为8kb、16kb、24kb、...、196kb的链表(free_list)组成,并且由一个数组来存储每个链表的头部。如下图所示,实际上是采用拉链法解决哈希冲突的哈希桶。

3.1 链表的维护
使用union维护每一个链表节点,可以节省空间
union obj{
obj * my_free_list;
char client_data[1];
}
3.2 空间的申请
①请求分配n bytes空间,将n补充为8的倍数。
②找到对应大小的链表。
③取对应的内存块,并更新链表,让新的头节点存储在数组中。
3.3 空间的释放
将空间重新加入链表,更新数组中的头节点。
3.3 链表用完时
从内存池中重新分配空间。一般直接分配20个节点,不够20个节点空间时分配能分配的节点数。

文章详细介绍了STL中的空间配置策略,包括一级分配器使用malloc等函数进行内存分配,以及二级分配器如何通过内存池解决小块内存的分配和回收。此外,还讨论了内存分配时需要考虑的问题,如堆分配、内存碎片、内存不足的处理和线程安全。
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