《STL源码剖析》学习笔记——空间配置

最新推荐文章于 2023-01-06 19:52:23 发布

原创最新推荐文章于 2023-01-06 19:52:23 发布 · 425 阅读

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本文深入探讨了STL（标准模板库）的空间配置器机制，包括内存池的使用、对象构造与析构分离以及联合体的巧妙应用等内容，旨在提高程序员对STL内部运作的理解。

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相信大多数人应该和我一样，对STL的认识是从使用它开始的。但是，这等利器都是双刃剑，不明原理地使用，往往会适得其反。举个例子来说，对vector进行增添或者删除之后，出于内存安全的考虑，原有的迭代器应该摒弃不用。或许，只有真正走进STL的源码，才能解答这些疑问。《STL源码剖析》这本书的源码来自大名鼎鼎的SGI STL，它是相对来说可读性最高的一个版本。

从实现的角度来看，空间配置器是一切的基础。当我们使用各种容器，进行各种操作时，空间配置器总是默默地在我们看不见的地方做出自己的贡献。

SGI STL对内存的使用可以用两个词形容，可能不太准确：奢侈、精打细算。这一切都是为了：效率。下面是我的几点拙见。

1、内存池（memory pool）的概念

在STL二级空间配置中，内存池的使用可谓奢侈。若在第一次使用时，你想要一个8bytes区块，STL会要得40个这样的 8bytes区块，其中一个给你用，19个挂到free-list的一号桶下面，剩余20个会放到内存池中，以供将来使用。这样做的好处是，以后分配内存会直接从内存池中分配，提高了效率。

2、将内存分配和对象的构造/析构分开

template <class T1, class T2>
inline void construct (T1* p, const T2& value) {
    new (p) T1(value);
}

template <class T>
inline void destroy(T* pointer) {
    pointer->~T();
}

这里只列出了第一种destroy方法，第二中可以析构掉一批对象。

这里通过new占位符，来进行单纯的对象构造，只需要传入之前分配好的内存池中的地址，就可以在它之上构造出T1对象。destroy方法只负责析构对象，内存不会同时被释放掉。这样做的好处是：可以避免进行频繁的对象构造/析构时，内存也随之不停地获取和释放，从而提高了速度。

3、联合体的使用

在free-list中，使用了联合体来实现其中的节点：

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

这种结构既可以连接下一个节点，也可以为客端提供区块。这种“一物二用”的思想这是节省到家了！

联合体的另一个传神使用是：

struct in_addr{
    union {
        struct {u_char s_b1, s_b2, s_b3, s_b4;} S_un_b;
        struct {u_short s_w1, s_w2;} S_un_w;
        u_long S_addr;
    } S_un;
};

这种结构用被用于windows socket编程中，存储IP。这样做的好处不言而喻。

未完待续......