STL自定义分配器

template<typename T>
class crAllocator {
public:
	typedef T value_type;
	typedef size_t size_type;
	typedef ptrdiff_t difference_type;

	typedef T* pointer;
	typedef const T* const_pointer;

	typedef T& reference;
	typedef const T& const_reference;

	pointer address( reference r ) const { 
		return &r; 
	}
	const_pointer address( const_reference r ) const {
		return &r; 
	}

	crAllocator() throw() {}
	template<class U> 
	crAllocator( const crAllocator<U>& ) throw() {}
	~crAllocator() throw() {}
	
	pointer allocate( size_type n, allocator<void>::const_pointer hint = 0 ) {
		// 调用其它的分配策略来分配内存
		return static_cast<T*>( malloc( n * sizeof( T ) ) );
	}
	void deallocate( pointer p, size_type n ) {
		// 调用其它的分配策略来释放内存
		free( p );
	}

	void construct(pointer p, const T& val) {
		new ( p ) T( val );
	}
	void destroy(pointer p) { 
		p->~T(); 
	}

	size_type max_size() const throw() {
		return std::numeric_limits<size_type>::max() / sizeof( T );
	}

	template<class U>
	struct rebind {
		typedef crAllocator<U> other;
	};
};

vector<cCar, crAllocator<cCar> > test;

C++ STL 中的空间分配器(Allocator)是一种用于抽象和管理内存分配与释放的机制,广泛应用于标准模板库(STL)容器中。它的主要作用是为容器提供高效的内存管理策略,确保容器能够按需动态分配和释放内存[^1]。分配器的设计允许开发者自定义内存管理策略,从而优化性能、满足特殊需求或实现特定功能(如内存池、共享内存等)。 ### 原理 STL 提供了默认的分配器 `std::allocator`,它是一个类模板,用于为容器分配和释放内存。`std::allocator` 的实现通常基于操作系统的内存分配函数,如 `malloc` 和 `free`。然而,SGI STL 实现中引入了更为高效的内存管理策略,即空间配置器(Memory Allocator)。 SGI STL 的空间配置器主要分为两个级别: 1. **一级空间配置器**:直接使用 `malloc` 和 `free` 进行内存分配与释放。适用于大块内存的分配。 2. **二级空间配置器**:针对小块内存进行了优化,采用内存池(Memory Pool)技术。通过维护一个自由链表(Free List)来管理多个固定大小的小块内存,从而减少内存碎片并提高分配效率[^5]。 在 SGI STL 的二级空间配置器中,内存分配流程如下: - 如果请求的内存大小大于某个阈值(通常为 128 字节),则直接使用一级空间配置器进行分配。 - 如果请求的内存小于等于该阈值,则根据内存块大小选择对应的自由链表进行分配。如果自由链表中有可用内存块,则直接返回;如果没有,则批量申请多个内存块并加入自由链表,然后返回一个[^5]。 ### 使用 在 STL 容器中,分配器通常作为模板参数传入。例如,`std::vector` 的定义如下: ```cpp template <class T, class Allocator = std::allocator<T>> class vector; ``` 默认情况下,`std::vector` 使用 `std::allocator` 作为其分配器。如果需要自定义分配器,可以通过模板参数传入自定义分配器类。例如,定义一个使用自定义分配器的 `vector`: ```cpp template <class T> class MyAllocator { public: // 分配器接口 T* allocate(size_t n) { return static_cast<T*>(::operator new(n * sizeof(T))); } void deallocate(T* p, size_t n) { ::operator delete(p); } // 其他必要的成员函数 }; std::vector<int, MyAllocator<int>> vec; ``` 上述代码中,`MyAllocator` 是一个简单的自定义分配器,它实现了 `allocate` 和 `deallocate` 方法来管理内存。通过将 `MyAllocator` 作为模板参数传递给 `std::vector`,可以覆盖默认的内存管理策略[^2]。 ### 相关问题 1. 如何实现一个自定义的 C++ STL 分配器? 2. C++ STL 中的一级空间配置器和二级空间配置器有什么区别? 3. 为什么在 C++ STL 中使用内存池技术可以提高内存分配效率? 4. 如何在实际项目中优化 C++ STL 容器的内存使用? 5. C++ STL 分配器如何影响容器的性能?
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