STL源码剖析（1）空间分配器

配置器的接口

• allocate：分配内存

• deallocate：释放内存

• construct：在已申请的内存上构造对象

• destroy：析构对象

• address：取某个对象的地址

• const_address：常版本地址

• max_size：返回可申请的最大空间

标准库的分配器

std::allocator，这个分配器类只是对原始的new和delete做了一层包装，效率很低不建议使用。

std::alloc：这个才是真正投入使用的

构造和析构

构造很容易，直接用placement new就行了

template<class T1, class T2>
inline void construct(T1 *p, const T2& value) {
    new (p) T1(value); // placement new，在以分配的内存上构造
}

析构就比较麻烦了，有好几个版本，这里看最简单的，直接调用析构函数析构

template<class T>
inline void deconstruct(T *pointer) {
    pointer->~T(); //调用析构
}

内存的申请与释放

这一块涉及到操作系统的一些知识。为了简单，我们不考虑多线程的各种同步问题。

最简单的内存分配，就是用使用new和delete，底层是c的malloc和free。但是，如果每次申请的内存都是很小一块，会导致内存碎片的问题。

STL设置了两级的分配器。如果分配的内存很大，那么就直接使用一级分配器。如果很小，就使用内存池，让二级分配器来分配内存。

一级分配器

一级分配器非常简单，主要功能如下

• 用malloc分配内存
• realloc重新调整大小
• free释放内存
• 提供函数指针，供用处处理内存不足的情况

二级分配器

二级分配器用来分配小于128k的内存，大于这个数的内存交给一级分配器完成。

二级分配器用内存池来维护一系列内存块。首先，分配器保存了一个freeList，这个freeList是一个链表数组，保存了8的倍数的内存块，并以链表维护。

解释一下，freeList的定义是这样的：void *freeList[16]，其中freeList[0]保存一个链表，这个链表每个节点的大小都是8个字节，同理，freeList[1]保存一个节点为16字节大小的链表。那这样第16个就是保存128字节大小的内存块。

有个问题是链表的next指针，如果单独在每个节点中加个next，开销还是很大的。这里我们可以用union，当内存节点在freeList中的时候，就当作一个next指针。当该内存节点被申请后，就当作真实数据。

还有一个需要注意的是，我们会对申请的字节做一个8字节对齐（便于内存的分配）。比如我们申请2个字节，会自动对齐到8字节；申请15字节会对齐到16字节。

处理内存的工具

这是几个全局函数，在大规模内存上构造对象。

uninitialized_copy

// 将first和last之间的对象产生一个拷贝，并用于构造result到result+(last-frist)之间的内存。
uninitialized_copy(first, last, result);

uninitialized_fill

// 用T构造first到last之间的内存
uninitialized_fill(first, last, T);

uninitialized_fill_n

// 用T构造first到first + n之间的内存
uninitialized_fill_n(first, n, T);