STL（一） allocator 空間配置器

大概…………很久很久以前，我做了乙個浪（er）漫（bi）的決定，就是自己也實現乙個stl，畢竟造輪子呀，才是最浪漫的不是嗎。

於是，山很高，海很深，浪花一浪接一浪，我義無反顧走上了作死之路。

nice ，作死之路的第一部分，就是關於allocator，空間配置器的。

stl 有自己的記憶體管理，其中最最基礎的就是allocator ，任何記憶體的請求和釋放都要經過它。

它本質上就是封裝了一下malloc 和free 函式。

對的，它並不是使用 operator new 和operator delete 來分配和**記憶體，而使用了c 函式的malloc 和free 。事實上，我也很喜歡malloc 和free 函式：）

在接下去閱讀之前，我已經假設，你已經懂得traits 技術（萃取），placement new 、new_handler的應用。如果你對這個一頭霧水，那麼建議你先了解一下或者看看我以往的博文。traits 技術和 new

其次，你在實現的過程中，還可以開啟c++ 的官網，查詢一下標準是怎麼樣的，然後就可以根據標準來實現自己的版本。

為了避免命名衝突，可以把**寫入自己自定義的乙個命名空間中。

在stl 中，allocator 是分為一級和二級的。一級的就處理超過128bytes 的資料，二級的就處理小於128bytes 的資料。但是二級的空間配置器太複雜了，這裡不再詳述，但是強烈建議了解一下。

c++ 的標準是，空間配置器要完成記憶體的分配和構造功能。

但是sgi 中的空間配置器灰常傲嬌。

它的allocator 是使用c函式 malloc ，但是c++ 中的new 是要有記憶體分配和物件構造兩部分組成的。單單malloc 是完成不了乙個 new 的工作量的，那怎麼辦呢？

使用placement new。事實上，stl 中的記憶體分配和物件構造是分開執行的，不同的函式負責執行不同的功能。我覺得很明智，畢竟我不是那麼喜歡new。

sgi 的傲嬌，還體現在命名上，c++ 的空間配置器的標準名稱是allocator ，但是它的叫alloc。

它也做了一些相容的工作，所以，裡面也有符合c++ 標準的版本

這部分的內容在檔案stl_alloc.h中。

**如下：

typedef
void (*alloc_handler)();
//我也不知道為什麼要設為模板，標準庫就是這麼實現的
//難道是為了以後的擴充套件？
template
class __alloc_template
static
void deallocate(void* p, size_t /* __n */ )
//沒有做證同測試，比較信任realloc 吧
static
void* reallocate(void* p, size_t __n ,size_t __new_size )
static alloc_handler set_alloc_handler ( alloc_handler __new_handler)
};template
alloc_handler __alloc_template::__alloc_oom_handler =0;
template
void* __alloc_template::_xj_oom_malloc(size_t _s)
my_handler();
result = malloc(_s);
if(result) return result;
}}template
void* __alloc_template::_xj_oom_realloc(void*p, size_t _s)
my_handler();
result = realloc(p, _s);
if(result) return result;
}}typedef __alloc_template<0> alloc;

它的做法是，實現乙個模板類先，然後再typedef 一下，就變成廣泛使用的alloc 名稱了。正如注釋所言，我不知道理由在**，唯一能想到的就是為了以後的擴充套件了。

分配記憶體使用allocate 函式

**記憶體使用deallocate 函式。雖然名義上接受兩個引數，但是實際上只需要乙個就可以了，因為free 只要乙個函式。

它還模擬了分配記憶體，空間不足時的new_handler 行為。

__alloc_oom_handler 就是用來儲存處理的控制代碼的，但是除非你指定，不然它是空指標的。

reallocate 就是在已有的空間基礎上重新分配記憶體。

allocate 函式行為很明確，如果請求不到記憶體，那麼就丟給_xj_oom_malloc 來處理。而_xj_oom_malloc 中有乙個無限迴圈，不停地呼叫__alloc_oom_handler 函式（當然這個函式指標必須不為0），試圖做一點最後的處理。

如果__alloc_oom_handler 也無能為力，那麼只要throw 異常。

其中那個巨集實際如下：

#define __xj_throw_bad_alloc throw std::bad_alloc()

這就是alloc 的全部**了。

但是，alloc 並沒有和型別相關，每次分配記憶體的時候，都要額外計算實際的記憶體值。

比如說，我要分配乙個int ，我希望使用的類似於allocate(1)這樣的，而不是allocate(1*sizeof(int)。

於是，我們要需要乙個類封裝一下alloc，如下：

/**
* 這是stl使用的，但這個不可以直接去套用
*/templateclass ******_alloc
static t* allocate()
static
void deallocate(t* p, size_t n)
static
void deallocate(t* p)
};

乙個值得注意的問題就是申請的記憶體為0時，怎麼處理。

使用的時候例項化******_alloc 就可以了。

看一下標準的allocator 是怎麼玩的：

/**
* 下面這個是c++ 規定的標準介面，但是sgi 的stl 並不使用這個介面
* 反而使用更簡單一點的，這個可以直接套用
*/template
class allocator
allocator(const allocator& ) {}
template
allocator(const allocator& ) {}
~allocator () {} 
//暫時還不明白這個怎麼用
template
struct rebind
;t* address(t& _x) 
const t* address(const t& _x) 
//__n 不能為0,c++ 沒有說為什麼
//後面那個引數我也不知道是幹嘛的 
t* allocate(size_t __n, const
void* = 0)
//p 不能為nullptr
void deallocate(t* p, size_t s)
//size_t (-1) 應該是利用了補碼的表現形式
size_t max_size() const 
//construct he destroy
void construct(t* p, const t& value)
void destroy(t* p) 
};template
<>
class allocator
;};

這個allocator 在g++ 中，可以直接使用：

vector
v;

**在github 上可以得到。如果中間有變更，不保證部落格的**永遠最新。

二級的空間配置器是處理申請小於128bytes 的記憶體。它使用了記憶體池的概念。

由於比較複雜，這裡不再詳述。

但是，二級配置器的乙個問題在於，小的記憶體碎片永遠不會被真正free ，還給系統。本來就是為了效率而生，怎麼使用倒是看**的需求吧。

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