stl源码剖析（一）空间配置器

STL空间配置器：

1.空间配置器为什么不叫内存配置器：

配置的空间可以是内存也可以是硬盘，但是SGI STL的空间配置器是内存

2.1标准空间配置器：std::allocator 

配置器是默认选项：vector的声明如下：template <class T, class Alloc=alloc> 

class vctor{...}

比如在vs2010中定义一个vector对象：vector<int,std::allocator<int> > ivec,一般来讲std::allocator<int>是默认缺省的，即vector<int> ivec

标准配置器很少使用，因为效率低，只是用allocate和deallocate对::operator new和::operator delete进行了一层简单封装，

返回分配空间指向的指针

2.2特殊空间配置器：std::alloc

效率高，原因是将上面new中步骤分解为两步：1.内存配置，alloc::allocate()  2.对象构造，::construt(),

(delete同理，先::destroy()，后alloc::deallocate)

内存配置在<stl_alloc.h>，而构造析构专门由<stl_construct.h>负责

2.3 std::alloc详解：空间配置和释放

空间分配需要考虑：

1.向system heap要求空间

2.内存不足怎么办

3.过多小型区域造成的内存碎片(双层级配置器，第一级使用malloc()和free(),第二级后面解释)

tips：c++的内存配置操作是::operator new()和::operator delete()，实际上使用c的malloc()和free()完成内存配置和释放

双层级配置器策略：

1>需要的内存大于128bytes时，调用第一级配置器，直接使用malloc()和free()配置

2>需要的内存小于128B时，为了减少过多的内存碎片，使用第二级配置器，内存池方式分配

默认同时开启第一二级，且将alloc封装成simple_alloc来适应stl标准

第一级配置器：__malloc_alloc_template

第一级直接使用malloc，free，realloc配置，allocate()封装了malloc和oom_malloc，

正常调用malloc分配空间，但当内存不足时，调用oom_malloc(),oom_malloc有内循环，

不断调用内存不足处理程序（若用户没设定，直接丢bad_alloc异常，或exit(1)直接中止），直到成功分配

第二级配置器：__default_alloc_template

维护16个free-lists(8~128,都是8的倍数)（如果申请额空间不是8的倍数，自动补上）

每个结点定义如下：union obj{

union obj* free_list_link;

char client_data[1];}；

为了维护链表，每个结点需要free_list_link来指向下一个结点，不是也会浪费空间么？

解决：结点定义如上，使用union，公用空间，提高效率，在非强型语言（c++）中很普遍，强型（java）不可以

class __defaulta_alloc_template{

......

static char *start_free;//内存池起始位置

static char *end_free;

static heap_size;

allocate(n);//>128，调用第一级配置器,否则找对应的free_list，若找不到对应的free_list则重新填充free list

}；

每个free_list指向一些区块，比如free_list[2]指向的区块大小为24,可以有n个

若对应的free_list没有区块可以用了，则调用refill()

refill新的空间将取自内存池(调用chunk_alloc),默认一次获得20个新区块

chunk_alloc(size ,nobjs) size为所需要的区块大小，nobjs为返回给对应free list的个数（默认为20个）

内存池通过end_free-start_free来判断内存池的水量，分3种情况：

1.若水量充足，就直接调出20个区块，第一个交给客户端，剩下的19个交个对应的free list维护

2.若可以提供一个以上，但<20个区块，就返回实际可提供的区块，nobjs更新为实际返回区块数

3.一块都提供不了，内存池耗尽，此时用malloc从system heap中配置空间，1个交给客户端，19个区块交给对应free list，剩下的交给内存池