空间配置器

一、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，但由于效率不佳，其内实现仅为将new和delete做了一层简单封装，故没有被建议使用。

 

二、SGI特殊的空间配置器，std::alloc

双层级配置器，第一级配置器直接使用malloc和free，第二级配置器则根据情况采用不同的策略，具体策略为：当配置区块超过128bytes，视为大区块，直接调用第一级配置器；当配置区块小于128bytes，视为小区块，采用内存池管理方式。在SGI STL中同时采用了第一级和第二级两种配置器的方式。

 

一个重要的流程图如上。根据是否定义__USE_MALLOC，来确定是否只采用第一级配置器，或是第一第二级配置器并存。其中simple_alloc作为了一个类接口，封装了空间配置器的内存申请和释放。

 

三、第一级配置器，__malloc_alloc_template

第一级配置器的实现主要是封装了malloc，free，realloc等系统函数。看一下具体实现。

其中这里的oom_xxx是函数指针，对应了不同情况下处理内存不足。在函数中循环调用“内存不足处理例程”，这里的“处理例程”自行设定，如果没有实现，oom_xxx将抛出bad_alloc异常信息，或者直接exit(1)终止程序。

 

四、第二级配置器，__default_alloc_template

第二级配置器采用了一些策略，用于避免太多太小额区块造成的内存碎片。具体策略为：如果区块超过128bytes，则交给第一级配置器处理，如果小于128bytes，则以内存池管理（每次配置一块内存，都维护对应的自由链表free-list，下次如果有相同大小的内存需求，直接从free-list抽出，如果释放了区块，则由配置器回收free-list）

 

1、空间配置函数allocate()实现

 

上述如果大于了128就直接调用第一级配置器，否则申请内存池分配，具体的示意图如下：

1）首先根据需要申请的大小n，找到对应的free_list中的位置，FREELIST_INDEX实现了内存对齐。

2）将当前区块指针赋值result

3）将当前free_list已分配区块抽出，并返回客端result

 

2、空间释放函数deallocate()实现

代码略（详见《STL源码剖析》），具体流程为：

1）大于128则直接调用第一级配置器的释放函数

2）根据释放的内存大小n，找到对应的free_list

3）回收区块，调整free_list

示意图如下：

 

3、重新填充free lists

如果free_list中没有可用区块时，则调用refill()，为free list重新填充空间，新的空间将取自内存池（由chunk_alloc完成），默认情况下取得20个新节点（新区块）。具体流程为：

1）char *chunk = chunk_alloc(n, nobjs)，调用分配函数，nobjs为20，以引用方式传递；

2）调用free list，放入新节点

 

4、chunk_alloc内存池分配

具体流程为：

1）计算内存池剩余内存空间

2）如果内存池剩余空间完全满足需求量，则修改内存池剩余空间，并返回所需分配的内存；

3）如果内存池剩余空间不能完全满足需求量，但足够供应一个以上的区块，则计算能够分配的区块，修改内存池剩余空间，并返回所需分配的内存；

4）如果内存池剩余空间连一个区块都不能提供。调用malloc分配新的内存来补充内存池，如果操作系统都没有，无法malloc新内存，则调用第一级配置器释放内存并再次尝试分配

5）上述都无法成功分配，发出bad_alloc异常

流程图如下：