20130331 stl源码剖析之stl分配内存设计

 

   本周买了本侯捷的《stl源码剖析》，按照前言所说按顺序阅读下去，感觉stl通篇都是范型的例子，对于C++语言本身来言，我比较不熟的地方就在于虚函数的表，还有就是末班的应用，希望读源码的时候可以丰富关于范型编程的思想。

    看完stl的空间适配器一节，感觉大师们写代码所考虑的细节，确实要缜密多了。

    1、内存分配与释放、 对象构造与析构的分开

     我们都知道，当我们new一个class对象的时候，如下面的例子

     class Foo {...}；

     Foo *p_Foo = new Foo();

   new的表达式中包含两个阶段：（1）调用：：operator new 配置内存  （2） 调用Foo的构造函数

   对于我们来说，这是个正常的现象，甚至与没有办法去改变，stl 源码在这里的处理是：为了精密分工，STL allocate决定将这两个阶段操作分开，内存配置和释放有alloc来完成，对象的构造和析构由::construct() 和 ::destory（）负责。 简单来讲就是 内存分配 和对象构造 将不会再一个表达式中完成，这里就需要使用一个新的函数， placement new

 

（1）placement new

      这个是STL ::construct() 使用的函数。 placement new  我会另开一篇博客来讲解，这里先来看下 new 与placement new 的区别

     上面已经说了，new 操作有两个步骤，而placement new  则既不分配内存，也不调用其构造函数，它只是指向已经分配好的内存中的某段内存中的指针，这个函数就可以实现stl的想法，把内存分配与释放、 对象构造与析构的分开。

     这里顺带说一下STL 析构的一个技巧，析构函数分为trivial 与non-trivial，stl析构函数的参数是一系列的相同类型的对象，万一这个对象很大，且每个析构函数都是无关痛痒的（所谓trivail destruct） ，那么一次次的调用这样的析构函数对效率是一种伤害，所有STL会先判断下这个析构函数的类型，额、、但是C++貌似没有这样的函数，我们接下来看STL是怎样实现它的。

（2）STL 的内存池的设计

  STL内存配置设计有以下的特点：

   像system heap 要求空间、考虑多线程状态、考虑内存不足的应变措施、考虑过多 小型区域 可能造成的内存碎片问题。

   STL设计了两种分配方式，当需要分配的内存大于一个数值时（STL中为128bytes），就直接使用malloc来分配，一旦失败就做一个相应的处理，这个相应的处理可以由客户端来自己设计。

    对于第二种分配，当数据小于128bytes时，内存池来分配内存。内存池是这样设计的，主动分配并维护16个freelist（可以看成一个链表），按照8的倍数依次生成16个节点，每次要申请内存的时候，先把要申请的内存的数值换成与8的倍数最靠近的一个节点，然后去该节点下去找是否有足够的空间，如果有直接返回，如果没有的话，先从内存池看是否有至少一个空间。举个例子，如果你申请一个大小为24的空间，而24这个节点刚好没有空间，但是12的节点有两个，内存池就会先把这2个12个空间拿出来返回给客户端，这样就是一个减少碎片空间的例子。也就是说一旦该节点没有内存可以分配了，但是内存池中还有剩余的空间，则将其挂到freelist中去，然后重新分配内次。对于stl来说，释放空间是需要将指针和大小作为参数传过来的。

    见过另外一种内存分配机制。它讲空间的大小都是按1024的倍数分成若干份，若用户申请的内存小于1024的倍数，则将其不齐，当内存池不够用的时候，它会先从最大的内存块开始释放，自动释放，为了实现自动释放，它定义了另外一个set map，用来存储所有的分配过得内存，然后从大到小的释放，直到释放的空间足够。

  其实这里介绍内存分配的话，如果配上图就更好说明了，可惜图画的不好，以后会专门去学一下画图，如果有不明白的地方或者错误的地方可以发邮件到我邮箱，[e-mail]

希望跟朋友一起分享一起进步