STL空间配置器

STL六大组件及关系：

图片来源：博览网

1. 空间配置器：内存池实现小块内存分配,对应到设计模式–单例模式（工具类，提供服务，一个程序只需要一个空间配置器即可），享元模式（小块内存统一由内存池进行管理）
2. 迭代器：迭代器模式，模板方法
3. 容器：STL的核心之一，其他组件围绕容器进行工作：迭代器提供访问方式，空间配置器提供容器内存分配，算法对容器中数据进行处理，仿函数伪算法提供具体的策略，类型萃取　　实现对自定义类型内部类型提取。保证算法覆盖性。其中涉及到的设计模式：组合模式（树形结构），门面模式（外部接口提供），适配器模式（stack，queue通过deque适配得　　到），建造者模式（不同类型树的建立过程）。
4. 算法：
5. 仿函数：一种类似于函数指针的可回调机制，用于算法中的决策处理。涉及：策略模式，模板方法。
6. 适配器：STL中的stack，queue通过双端队列deque适配实现，map，set通过RB-Tree适配实现。涉及适配器模式。（类型萃取）：基于范型编程的内部类型解析，通过typename获取。可以获取迭代器内部类型value_type,Poter,Reference等

STL空间配置器产生的缘由：
前提：申请内存及其释放产生的问题
（1）内存碎片问题。（外部碎片）
（2）一直在因为小块内存而进行内存申请，调用malloc，系统调用产生性能问题。
注：内碎片：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字节的问题，其中的碎片是浪费掉的。
外碎片：系统中内存总量足够，但是不连续，所以无法分配给用户使用而产生的浪费。（关于内外碎片详情查看操作系统原理）。
STL空间配置器的实现细节
实现策略：
用户申请空间大于128？
yes：调用一级空间配置器
no：调用二级空间配置器
大致实现为：
二级空间配置由内存池以及伙伴系统：自由链表组成
一级空间配置器直接封装malloc，free进行处理，增加了C++中的set_handler机制（这里其实也就是个略显牵强的装饰/适配模式了），增加内存分配时客户端可选处理机制
可配置性：
客户端可以通过宏__USE_MALLOC进行自定义选择是否使用二级空间配置器。
关于二级空间配置器：
二级空间配置器维护一个内存池（由malloc得到）一个自由链表桶（类似于hash桶）每个桶里一个自由链表（节点保存小块内存碎片）。
基本过程：
用户申请空间—>检查自由链表中是否有空闲节点?—>
是：取走返回，Allocate()
否：自由链表向内存池申请内存,内存池空间是否有空间？—>
是：取内存连接到链表，返回给一个用户
否：malloc补充内存池，逐级返回malloc