第2章 空间配接器(allocator)

SGI STL的配置器与标准规范不同，其名称是alloc而非allocator，而且不接受任何参数。虽然SGI也定义一个符合部分标准、名为allocator的配置器，但SGI自己未使用它，也不建议使用。主要原因是效率不佳，只把C++的::operator new和::operator delete做一层包装。

因此，在程序中：vector<int, std::allocator<int> > iv;   //in VCvector<int, std::alloc> iv;             //in GCC

1 SGI特殊的空间配置器,std::alloc

一般而言，对于C++内存配置操作和释放操作

class Foo {...}Foo *pf = new Foo;delete pf;

这其中的new算式内包含两阶段操作：

(1)调用 ::operator new 配置内存；(2)调用Foo::Foo()构造对象内容。

delate算式也内含两阶段操作：

(1)调用Foo::~Foo()将对象析构；(2)调用 ::operator delete 释放内存。

为了精密分工：STL alloctor决定将两阶段操作区分开来。配置器定义在<memory>之中，包含以下两个头文件：

#include <stl_alloc.h> —内存配置 alloc::allocate() 负责，内存释放 alloc::deallocate() 负责；

#include <stl_construct.h> —对象构造 ::construct() 负责，对象析构 ::destroy() 负责。

该头文件中定义了全局函数construct()和destroy(),负责对象的构造和析构。

T1 *pT1 = new(p) T1(value);  //在p所指的内存空间中　构造一个新T1类的实例。即placement new.注：如果你想在预分配的内存上创建对象，用缺省的new操作符是行不通的。要解决这个问题，你可以用placement   new构造。它允许你构造一个新对象到预分配的内存上。

2 对象的构造与析构

construct()和destroy()这两个作为构造和析构只用的函数被设计为全局函数，，符合STL规范。此外，STL还规定配置器必须拥有名为construct()和destroy()的两个成员函数，然而真正在SGI STL中的名为std::alloc的配置器并未遵守这一规则。

3 空间的配置与释放(内存的配置与释放),std::alloc

对象构造前的空间配置和对象析构后的空间释放，由<stl_alloc.h>负责。

C++内存配置基本操作是::operator new(),内存释放的基本操作是::operator delete()。这两个全局函数相当于C的malloc()和free()函数。SGI正是以malloc()和free()完成内存的配置与释放。

考虑小型区块可能造成的内存破碎问题，SGI设计了双层级配置器：

第一级配置器__malloc_alloc_template，直接使用malloc()和free()；

第二级配置器__default_alloc_template，SGI第二级配置器的做法是，如果区块够大，超过128bytes时，就移交第一级配置器处理。当区块小于128bytes时，则以内存池(memory pool)管理。内存池以malloc()配置而得。如果内存不足，转调用第一级配置器。

此法又称之为次层配置(sub-allocation):每次配置一大块内存，并维护对应之自由链表(free-list)。为了方便管理，SGI第二级配置器会主动将任何小额区块的内存需求量上调至8的倍数，并维护16个free-lists，各自管理大小分别为8,16,24,32,40,48,56,64,72,80,88,96,104,112,120,128 bytes的小额区块。

注：配置器本质是一个模板类，而且：

typedef __malloc_alloc_template alloctypedef __default_alloc_template alloc

4 空间配置函数allocate()、空间释放函数deallocate()

①配置器_default_alloc_template拥有配置器的标准接口函数allocate()。此函数首先判断区块的大小，大于128bytes就调用第一级配置器，小于128bytes就检查对应的free list。如果free list之内有可用的区块，就直接拿来用，如果没有可用区块，就将区块大小上调至8倍数边界，然后调用refill()，准备为free list重新填充空间。新的空间将取自内存池（经由chunk_alloc()完成）。缺省取得20个新节点（新区块），万一内存池空间不够，获得的节点数可能小于20。

②配置器__default_alloc_template拥有配置器标准接口函数deallocate()。该函数首先判断区块大小，大于128bytes就调用第一级配置器，小于128bytes就找对应的free list，将区块回收。

5 内存基本处理工具

STL定义有五个全局函数，作用于未初始化空间上。

1. construct()2. destroy()3. uninitialized_copy()4. uninitialized_fill()5. uninitialized_fill_n()

其中，使用下面三个低层次函数，应该包含<memory>,不过SGI把他们实际定义在<stl_uninitialized>。