【STL源码剖析读书笔记】【第2章】空间配置器

1、  allocator是空间配置器而不是内存配置器，空间不一定是内存，也可以是磁盘或其它辅助存储介质。但SGI STL提供的配置器配置的对象是内存。

2、  SGI标准的空间配置器，std::allocator

SGI定义了一个符合部分标准，名为allocator的配置器，效率不高，只把c++的::operator new和::operator delete做了一层薄薄的包装，SGI没有用过。

3、  c++用new构造一个对象时，包含两阶段操作：（1）调用::operator new配置内存；（2）调用该对象的构造函数构造对象内容。delete销毁一个对象时，也包含两阶段操作：（1）调用该对象的析构函数将对象析构；（2）调用::operator delete释放内存。

STL allocator将上述两阶段操作区分开来。内存配置由alloc::allocator()负责，内存释放操作由alloc::deallocator()负责；对象构造由::constructor()负责，对象析构由::destroy()负责。


4、  构造和析构基本工具

对象的构造：

template <class T1, class T2>
inline void construct(T1* p, const T2& value) {
  new (p) T1(value);
}

上述函数接受一个指针p和一个初值value，用定位new运算子将初值设定到指针所指的空间上。

对象的析构：

template <class T>  //第一版本
inline void destroy(T* pointer) {
    pointer->~T();
}

template <class ForwardIterator>  //第二版本
inline void destroy(ForwardIterator first, ForwardIterator last) {
  __destroy(first, last, value_type(first));
}
template <class ForwardIterator>
inline void
__destroy_aux(ForwardIterator first, ForwardIterator last, __false_type) {
  for ( ; first < last; ++first)
    destroy(&*first);
}
template <class ForwardIterator> 
inline void __destroy_aux(ForwardIterator, ForwardIterator, __true_type) {}

上述destro()的第一版本接受接受一个指针，将该指针所指的对象析构掉。第二版本接受first和last两个迭代器，将这两个迭代器范围内的对象析构掉。在第二版本中运用了traits编程技法，traits会得到当前对象的一些特性，再根据特性的不同分别对不同特性的对象调用相应的方法。在第二版本中，STL会分析迭代器所指对象的has_trivial_destructor特性的类型（只有两种：__true_type和__false_type），如果是__true_type，STL就什么都不做；如果是__false_type，就会调用每个对象的析构函数来销毁这组对象。

5、内存的配置

SGI设计了双层配置器，第一级配置器直接使用malloc()和free()，第二级配置器采取以下策略：当配置区块超过128bytes时，调用第一级配置器；当配置区块小于128bytes时，采用内存池方式。


6、  第一级配置器

static void * allocate(size_t n)
{
    void *result = malloc(n);	//直接使用malloc()
    if (0 == result) result = oom_malloc(n);
    return result;
}

static void deallocate(void *p, size_t /* n */)
{
    free(p); 	//直接使用free()
}

static void * reallocate(void *p, size_t /* old_sz */, size_t new_sz)
{
    void * result = realloc(p, new_sz); 	//直接使用realloc()
    if (0 == result) result = oom_realloc(p, new_sz);
    return result;
}

当alloc()和realloc()申请不到内存时，会调用oom_malloc()和oom_realloc()，这两个函数不断调用“内存不足处理函数”，直到获得足够内存为止。如果用户没有传递“内存不足处理函数”，会抛出__THROW_BAD_ALLOC异常。

7、  第二级配置器

第二级配置器的做法：如果申请内存大于128bytes时，就用第一级配置器处理。小于128 bytes时，以内存池管理：每次配置一大块内存，并维护对应的自由链表。

具体分配内存过程：

allocate()函数处理过程：

1)        如果申请内存大于128 bytes，就调用第一级配置器，否则说明申请内存小于128 bytes，转到2)

2)        根据申请内存的大小n在16个free lists中找出其对应的my_free_list

3)        如果对应的my_free_list中没有空闲区块，分配器首先将申请内存的大小上调至8的倍数n，调用refill()，准备重新填充my_free_list

4)        否则说明有可用的空闲区块，更新my_free_list并将第一块空闲区块返回

refill()函数的处理过程：

1)        调用chunk_alloc()函数申请20*n的内存空间（不一定取得到）

2)        如果只获得一个大小为n的区块，这个区块就分配给调用者，否则从获得的区块中取出一块分配给调用者，其余的用my_free_list串接起来

chunk_alloc()函数处理过程：

1)    如果内存池剩余空间大于或等于20*n的内存空间，则从这个空间中取出n*20大小的内存空间，更新start_free并返回申请到的内存空间的起始地址，否则转到2)

2)     如果内存池剩余空间足够分配一个及以上的区块，则分配整数倍于n的内存空间，更新start_free，由nobjs返回实际分配到的区块个数，并返回申请到的内存空间的起始地址，否则转到3)

3)    内存池中无法提供一个大小为n的区块，此时如果内存池中还有一些残余内存（这些内存大小小于n），则将这些内存插入到其对应大小的空闲分区链中

4)    调用malloc向运行时库申请大小为（2*20*n + 附加量）的内存空间， 如果申请成功，更新start_free，end_free和heap_size，并递归调用chunk_alloc()，修正nobjs，否则转到5)

5)    4)中调用malloc失败，这时分配器依次遍历区块足够大的freelists，只要有一个未用区块，就释放该区块，递归调用chunk_alloc()，修正nobjs

6)    如果出现意外，到处都没有内存可用了，则调用第一级配置器，看out-of-memory机制能否尽点力

对应第二级配置器的allocate()函数处理过程的第4步：

对应第二级配置器的内存池操作：


8、内存的释放

具体内存释放过程：

先判断要释放的内存区块的大小，大于128 bytes就调用第一级配置器释放内存，否则要释放的内存区块小于128 bytes，就找出对应的free_list，将区块回收。


9、内存基本处理工具

STL还提供了3个内存处理工具：uninitialized_copy(),uninitialized_fill()和uninitialized_fill_n()函数，分别对应copy(),fill()和fill_n()函数。这三个

函数都具有” commit or rollback ”语意，意思是要么构造出所有元素，要么一个也不构造。

三个内存基本函数的泛型版本与特化版本：




posted on 2015-05-02 16:32  ruan875417  阅读(163)  评论(0)  编辑  收藏  举报

导航