【c++ 回顾】STL-空间配置器

空间配置器

通常的内存申请的方式有两种　1. malloc, 2. new 来申请

malloc 申请内存的过程是这样的

它内部有一个将多个可用内存块连接为一个的空闲链表。在调用时，它沿链表寻找一个大到足以满足用户请求所需要的内存块。然后，将该内存块一分为二（一块的大小与用户请求的大小相等，另一块的大小就是剩下的字节）。接下来，将分配给用户的那块内存传给用户，并将剩下的那块（如果有的话）返回到链接表上。

malloc 的问题在于

内存对齐带来的隐形开销
频繁调用带来的内存碎片。
还有就是系统为了管理内存，每一个块内存都需要有额外的空间用来存储相关信息，便于系统进行管理，所以，当碎块越小，额外的负担占比就越大。

new 一个对象的过程是

先向内存申请一个对象的空间，然后在这片空间上调用构造函数。那么将空间申请和构造杂糅在一起会在某些情况下造成不必要的系统开销。当然可以通过new 的原地构造或者是移动构造来避免不必要的系统开销，但是这些解决方案的想法都是将内存申请和对象构造的过程分离开来。

那么为了更精细的管理内存申请与对象构造的过程，避免内存对齐带来的隐形开销和内存碎片的问题，STL 实现了自己的内存配置器。

STL 也将对象构造和内存配置的过程分离开来。

对象构造就是在已经分配好内存空间上调用new 来进行原地构造。

而内存配置则是分成了两级。

第一级的做法就是直接调用malloc, free进行内存分配。

第二级的做法当用户索要的内存过大的时候，就交给第一级配置器处理，当索要的内存块不很大的时候，通过自己内部的内存池来进行管理。

具体的管理方式是首先看区块是否可以从freelist，一个无锁链表上拿下一块来使用，

如果没有的话，就将区块大小扩充为８的整数倍，从freelist上取，如果freelist上没有空间了，就从内存池里再要20个区块大小的内存，放到freelist上。

这里有一个值得学习的一个实现就是链表的节点的类型是共用体类型，这样使得维护链表的数据结构并不会造成额外的内存开销。

内存池的维护也不是特别复杂，如果能供应二十个区块就供应，如果不足二十个区块，但还足够供应一个以上的区块就供应这些，如果一个也无法供应就向系统申请二倍于需求量的内存块，一半自己留着，一半给freelist。当山穷水进的时候就先看看freelist上有没有使用的足够大的区块吗，如果哪个地方都没有就调用一级配置器来处理异常。