【STL】 SGI空间配置器（一）：介绍

一、代码结构

先看一段伪代码

class Foo{...};
Foo* pf = new Foo; //配置内存，然后析构对象
delete pf; //将对象析构

new算式内含两阶操作：

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

delete算式也内含两阶操作：

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

为精密分工，STL allocator决定将这两阶段操作区分开来。
【内存操作】

• 由 alloc::allocate()负责配置。
• 由 alloc::deallocate()负责释放。

【对象操作】

• 由 ::construct()负责构造。
• 由 ::destroy()负责析构。

STL标准将配置器定义于之中。文件结构如下：

上述初步说了下内存配置与对象构造和对象析构在STL结构中的关系。接下来着重讲解内存配置相关。

二、空间配置器(std::alloc)

2.1 背景

在软件开发过程中因程序需求，不可避免的使用很多的小块内存（基本类型以及小内存的自定义类型），于是乎就会在程序中动态的申请和释放，这样就会产生如下问题：

• 内存碎片。（这里指外碎片）
• 一直因小块内存而进行内存申请、释放，这样会产生性能问题。

注意：
【内碎片】
指因为内存对齐/访问效率（CPU取址次数）而产生，如用户需要3字节，实际得到4或者8字节，
其中的多余大小空间就是浪费掉的。

【外碎片】
系统内存总量足够，但是不连续，所以无法分配给用户使用而产生的浪费。

2.2 设计

SGI STL对空间配置器的设计哲学如下：

• 向system heap要求空间。
• 考虑多线程（multi-threads）状态。
• 考虑内存不足时的应变措施。
• 考虑过多“小型区块”可能造成的内存碎片问题。

这里讨论的过程未包括多线程处理状态。
C++的内存配置基本操作是 ::operator new(),内存释放基本操作是::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()完成内存的配置和释放。
为解决小型区块可能造成的内存碎片问题，SGI设计了双层配置器：

1. 第一级配置器直接使用malloc()和free()。
2. 第二级配置器则视情况采用不同的策略，当配置区块超过128bytes时，则调用第一级配置器，当配置区块小于128bytes时，为降低额外负担则采用复杂的memory pool整理方式，而不再求助于第一级配置器。

至于是否只开放第一级配置器，还是同时开放第二级配置器，取决于__USE_MALLOC是否被定义。
SGI STL并未定义，所以SGI是第一级和第二级都开放的。

# ifdef __USE_MALLOC
...
typedef __malloc_alloc_template<0> malloc_alloc;
typedef malloc_alloc alloc; // 令 alloc 為第一級配置器
# else
...
// 令 alloc 為第二級配置器
typedef __default_alloc_template<__NODE_ALLOCATOR_THREADS, 0> alloc;
#endif /* ! __USE_MALLOC */

2.3 配置器关系

2.4 配置器接口包装和运用方式

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参考链接：
https://www.cnblogs.com/lang5230/p/5556611.html