STL源码剖析之allocator（3）

前面已经介绍了全局函数construct()和destory()，分别完成指定内存地址上的对象构造和析构操作。下面主要是介绍空间配置器中关于空间配置和释放的操作。STL中空间配置和释放由<stl_alloc>负责。SGI对此的设计哲学为：

• 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(fragment)问题

以下的讨论都不涉及多线程环境。考虑分配小的内存块造成的内存碎片问题，SGI设计了两层空间配置器。第一级配置器直接使用malloc()和free()，第二级配置器则视情况采用不同分配策略：当配置区块超过128bytes，调用第一级配置器；当配置区块小于128bytes，便采用复杂的memory pool，而不用耗时的第一级配置器。决定使用第一级配置器还是第二级配置器，取决于_USE_MALLOC宏是否被定义。

#ifdef __USE_MALLOC
...
typedef __malloc_alloc_template<0> malloc_alloc;
typedef malloc_alloc alloc;
#else
...
typdef __default_alloc_template<__NONE_ALLOCATOR_THREADS, 0> alloc;
#endif

其中__malloc_alloc_template就是第一级配置器，__default_alloc_template就是第二级配置器。无论alloc是第一级配置器还是第二级配置器，SGI都要对其包装，使其能够符合STL规范：

template<class T, class Alloc>
class simple_alloc
{
public:
    static T* allocate(size_t n)
    {
        return n == 0 ? 0 : (T *)Alloc::allocate(n * sizeof(T));
    }

    static T* allocate(void)
    {
        return (T *)Alloc::allocate(sizeof(T));
    }    
    static void deallocate(T *p, size_t n)
    {
        if(0 != n)
            Alloc::deallocate(p, n * sizeof(T));
    }
    static void deallocate(T *p)
    {
        Alloc::deallocate(p, sizeof(T));
    }
};

在容器中实际使用的都是simple_alloc,如vector的定义中：

template<class T, class Alloc = alloc>
class vector
{
protected:
    typedef simple_alloc<value_type, Alloc>    data_allocator;
    
    void deallocate()
    {
        if(...)
            data_allocator.deallocate(start, end_of_storage - start);
    }
...
};

SGI STL第一级配置器

/*
allocate()直接使用malloc()，deallocate()直接使用free()
模拟C++的set_new_handler()以处理内存不足的状况。
*/
template<int inst>
class _malloc_alloc_template { ... };

SGI STL第二级配置器

/*
维护16个自由链表(free lists)，负责16种小型区块的次配置能力，内存池(memory pool)以malloc()配置而得。如果内存不足，转调用第一级配置器。
如果需求区块大于128bytes，转调用第一级配置器。
*/
template<bool threads, int inst>
class _default_alloc_template { ... };

接下去，会分别对第一级配置器和第二级配置器源码进行分析。