STL空间分配器详解：原理与应用-优快云博客

前言

STL（Standard Template Library）是C++的标准模板库

一、STL六大部件

容器（containers）：由个各种数据结构组成，包括vector，list，deque，set，map等，用来存放数据。从实现角度来讲，STL容器是一种class template；
算法（algorithms）：由各种算法组成，包括sort，search，copy，erase等，从实现角度来讲，STL算法适合一种function template；
迭代器（iterators）：是链接容器和算法的桥梁，是一种“泛化指针”。从实现角度来讲，迭代器是一种讲operator*，operator->，operator++，operator--等相关操作重载的class template；
仿函数（functors）：是一种行为像函数的类，一般作为算法的某种策略。从实现的角度来讲，仿函数是一种重载了operator()的class template；
适配器（adapters）：一种用来修饰仿函数或容器或迭代器接口的东西，如STL中的queue和stack，虽然是容器，其实内部都是调用deque来实现的，是一种适配器；
分配器（allocator）：负责空间配置与管理，从实现的角度来讲，分配器是一个实现动态空间配置、管理、释放的class template；包括容器分类器，迭代器分类器，仿函数分配器；

二、空间分配器

空间分配器是STL最底层的东西，我们使用时默认都是调用封装好的接口；

SGI STL专属空间分配器（alloc），与STL分配器（allocator）标准规范由不同；

SGI STL的每个容器都已经指定缺省的空间分配器是alloc

template <class T,class Alloc = alloc>	//预设使用alloc分配器
class vector{···};

在C++中，当我们调用new和delete进行对象创建和销毁时，同时也会由内存分配操作和释放操作：

class test{···};

test *pf = new test;	//分配内存，然后构造对象
···
delete pf;		//析构对象，然后释放内存

new和delete操作都包含两个阶段的操作：

new：编译器会先调用::operator new分配内存；然后调用Obj::Obj()构造对象内容；
delete：编译器会先调用Obj::~Obj()析构对象；然后调用::operator delete释放空间；

STL allocator讲这两个阶段操作区分开：

对象构造由::construct()负责；对象释放由::destroy()负责；
内存分配由alloc::allocate()负责；内存释放由alloc::deallocate()负责；

STL分配器定义在<memory>中，如下图所示

construst()和destroy()源码

//以下是construct()函数
#include <new.h>

template <typename T1,typename t2>
inline void construct(T1 *p,const T2& value)
{
	new (p) T1(value);	//调用T1::T1(value)
}

//以下是destroy()函数第一版本
template <typename T>	//第一版本，接受一个指针

inline void destroy(T *pointer)
{
	pointer->~T();	  //调用 dtor ~T()
}

//以下是destroy()函数第二版本，接受两个迭代器
template <typename ForwardIterator>

inline void destory(ForwardIterator first,ForwardIterator last)
{
	__destory(first,last,value_type(first));
}

//判断元素的数值型别（value type）是否重要（trivial destructor）
template <typename ForwardIterator,typename T>

inline void __destroy(ForwardIterator first,ForwardIterator last,T*)
{
	typedef typename __type_traits<T>::has_trivial_destructor trivial_destructor;//注1
	__destroy_aux(first,last,trivial_destructor());
}

//如果是重要的（non-trivial destructor）的
template <typename ForwardIterator,typename T>

inline void __destroy_aux(ForwardIterator first,ForwardIterator last,__false_type)
{
	for(;first<last;++first)
	{
		destroy(&*first);
	}
}

//如果是trivial destructor，则no-op
template <typename ForwardIterator,typename T>

inline void __destroy_aux(ForwardIterator first,ForwardIterator last,__true_type){}

c++Application

c++Library(std::allocator)

c++promitives(new,new[],new(),::operator new(),...)

CRT(malloc/free)

O.S.API

关系型容器与序列型容器