剖析SGI STL空间配置器（空间配置器的重要性和重要成员及函数）

剖析SGI STL空间配置器

在我们使用STL容器的时候，模板最后一个参数会有一个默认的allocator作为容器模板的参数，这个参数就是STL的空间配置器。容器的空间配置器见这篇文章：容器空间配置器的重要性
STL容器空间配置器实际上就是拆分了new关键字的两个步骤：内存申请和构造对象；和delete的内存释放和对象析构。其底层的内存管理调用的都是malloc和free。
C++STLvector容器的构造函数：

有一个默认的模板参数，我们使用的时候是不需要传的，他有四个重要的函数：
allocate：负责给容器开辟内存空间，实际上调用就是malloc
deallocate：负责释放容器开辟的内存，实际上调用的就是free
construct：负责给容器构造一个对象，实际上就是用定位new实现
destory：负责析构容器的一个对象，实际上就是调用对象的析构函数，~p->_Ty();

如果我们的应用场景中涉及小块内存的开辟和释放，短时间内调用的次数特别多，而malloc和free的底层实现是比较复杂的。如果我们频繁地对小块内存分配和释放一直使用malloc和free，不仅会拖慢我们地程序运行效率，还会产生很多的内存碎片。
SGI STL空间配置器就是为了解决这个问题，它分为一级空间配置器和二级空间配置器，其中一级空间配置器用malloc和free来管理内存，和C++STL标准模板库的空间配置器是一样的。而二级空间配置器采用了基于freelist自由链表的形式，以内存池机制来实现小块内存的管理。
STL是C++的标准模板库，而SGI STL是一个第三方厂商开发的STL，包含了STL设计的组件。

查看SGI STLvector容器的定义：

可以看到也给了一个默认的allocater，查看这个宏我们可以看到，我们可以通过定义宏__STL_USE_STD_ALLOCATORS来控制用不用SGI STL提供的alloc，查看vector的push_back操作：

可以看到其容器元素的构造和STL的动作是一致的，通过定位new来实现的。同理，_Destory函数调用的就是对象的析构函数。

SGI STL和C++STL空间配置器的对象构造和对象的析构都一致，不同的主要是在内存开辟和释放。

查看SGI STL的空间配置器的空间配置器alloc


可以完整的看到它所包含的参数，下面一一对这些参数进行剖析。

• _ALIGN：翻译过来就是对齐，小块内存的分配默认是以8字节对齐的，分配内存是系统位数的整数倍可以加快内存的分配速度
• _MAX_BYTES：小大块内存的分界，默认最大的小块内存
• _NFREELISTS：自由链表的长度，等于_MAX_BYTES/_ALIGN
• _S_round_up函数：提升小块内存的大小提升到8的倍数，比如申请(1~7）字节的空间，会提升到8字节，然后分配8字节出去，方便内存的管理和分配速度，返回实际申请的内存大小，
• union _Obj：链表结构的联合体，用来记录未分配的内存块
• _S_free_list：自由链表数组，存储不同8~128内存块的头节点，长度为_NFREELISTS，也就是16
• _S_freelist_index函数：获取对应大小内存块在自由链表的下标并返回

除了这些参数，类外还定义了一些函数来维护内存池

• _S_refill函数：分配一个chunk块，大小为__n，传参时需要先调用_S_round_up函数提升到8的倍数
• _S_chunk_alloc函数：内存池的内存来源，chunk块不足时从这里填充，备用池不足时malloc申请，malloc失败还可以调用预先设置的回调函数释放内存
• _S_start_free：维护备用内存池的起始地址，初始化为空
• _S_end_free：维护备用内存池的末尾地址，初始化为空
• _S_heap_size：维护备用内存池的大小，初始化为0

其结构初始化如下图所示：