侯捷 C++内存管理 第四章节 loki::allocator 笔记

系列文章目录

侯捷 C++内存管理 第一章节 memory primitives 笔记
侯捷 C++内存管理 第二章节 std::allocator 笔记
侯捷 C++内存管理 第三章节 malloc/free 笔记
侯捷 C++内存管理 第四章节 loki::allocator 笔记

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一、loki的allocator设计

loki::allocator由三个类构成，用户直接操纵SmallObjAllocator。

1. Chunk

（1）Chunk的结构和初始化

Chunk包含三个部分：一个指针和2个unsigned char。

  在chunk初始化时会申请一块内存，然后根据Blocksize将内存切成若干块，由一个指针指向该内存。然后遍历这些内存块，把每个内存块的第一个字节按顺序编号，用这种方式实现嵌入式指针的效果。firstAvailableBlock用于记录下一个可以分配的内存块编号，blocksAvailable_用于记录总共还剩多少个内存块可以分配。

（2）Chunk的内存分配过程

  找到firstAvailableBlock记录的可分配内存块，该编号为相对于内存开头的偏移量，这块内存的第一位记录的是下一块优先分配的内存编号，在给出这块内存之前，将firstAvailableBlock指针指向次优先级的内存块，同时blocksAvailable_的值-1。

（3）Chunk的内存释放过程

  先将firstAvailableBlock写入返回内存块的第一位，再根据返回指针的位置，计算出当前内存块的具体位置编号，赋给firstAvailableBlock，最后将blocksAvailable_的值+1。

2. FixedAllocator

（1）FixedAllocator的结构

  FixedAllocator包含一个vector< Chunk >，allocChunk指针指向的是上一个进行内存分配的chunk，deallocChunk指针指向的是上一个进行内存归还的chunk。

（2）Allocator

  首先对allocChunk进行判断，若指针为空或者所指的chunk已经满了，则开始从头遍历chunk。
  若遍历结束没找到可用的chunk，则再尾部新增加一个chunk，将allocChunk指向新增的chunk，deallocChunk指向第一个chunk。
  若遍历过程中找到了可用的chunk，则直接从该chunk进行内存分配，将allocChunk指向该chunk。

（2）Deallocator

Deallocator函数进行两个操作，先找到可以归还内存的chunk，再进行chunk全回收判断。

① VicinityFind

  定义两个指针分别指向deallocChunk和deallocChunk + 1的chunk，然后从deallocChunk往front找，deallocChunk + 1往back找，交叉寻找（往上找一个chunk，往下找一个chunk），如果找到内存块所属chunk则进入chunk内存返还，若找不到则一直循环！

② DoDeallocator

  先调用Deallocator进行内存回收，回收完了进行判断，若当前chunk可用空间与初始状态不同，则说明还未全回收，直接跳出程序。若相同，则确认全回收，进行返还判断，分为三种情况：
  1.若全回收的chunk为vector的最后一块，并且前一块也是全回收的，则将最后一块chunk释放给系统。
  2.若全回收的chunk不为vector的最后一块，但最后一块chunk是全回收的，则将最后一块chunk释放给系统，当前chunk不释放。
  2.若全回收的chunk不为vector的最后一块，但最后一块chunk也不是全回收的，则将当前chunk移至vector的最后一块。

3. SmallObjAllocator

  SmallObjAllocator是由一系列内存块大小不同的vector< Chunk >组成，主要功能是将程序的内存申请分配到合适大小的vector< Chunk >进行处理。

二、loki::allocator的特点

  1.结构简单精简，多使用暴力遍历。
  2.使用数组取代链表，索引取代指针的特殊实现。
  3.有较为简单的chunk全回收判断，进而归还给系统。
  4.有deferring(暂缓归还)功能。
  5.本身是个allocator，用于分配不带有cookies的内存块，最适用于容器，但底层却通过vector实现，不太合理。