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C++实现SGI STL

1、SGI STL 空间分配器

  1. STL标准规定的一个分配器所应该具备的接口函数： allocate，deallocate，construct，destroy，因而可以自己实现一个简单的STL标准的分配器，代码/impl/stl_sd_allocator.h。但是这个并不好测试，因为测试是否编译通过，取决于编译器环境，比如在gcc编译器环境下编译，不能通过，因为gcc编译器采用了SGI STL 分配器实现标准，而SGI STL关于分配器，在原始STL标准分配器的接口上进行了部分扩展，所以自己写的分配器如果没有完全按照SGI STL所实现的接口来实现，则不能通过编译。

  2. SGI STL 关于分配器，有2个实现，std::allocator和std::alloc

    • std::allocator：不常用，核心是2个函数，allocate，deallocate，是仅仅对operator new，operator delete的调用，没有内存分配方面的优化
    • std::alloc：SGI STL分配器的核心，也是SGI STL各容器默认使用的分配器。
      • 其核心包括：对象和内存处理分工合作(对象的处理：placement new、trivial destructor判断。内存的处理：双层配置器)
      • 对象的处理：construct(placement new机制)、destroy(逐级调用，trivial destructor判断)
      • 内存的处理：采用，双层配置器
        • 第一级配置器：malloc_alloc_template：4个函数：allocate(包括 oom_xx)、reallocate(包括 oom_xx)、deallocate(直接调用free)，set_new_handler机制；
        • 第二级配置器：default_alloc_template：union，free list(解决小额内存块分配形造成的碎片问题)，内存池

3. SGI STL std::alloc分配器中的一些全局编程架构的方案

  • SGI STL中对于std::alloc的双层配置器是使用 USE_MALLO宏来控制对外暴露哪一个的
    • 所以，我在文件 global_control.h中进行了这些全局宏的设定，相当于是一个用于接口暴露的控制
  • 此外，在实现std::alloc后，我需要单独写一个文件alloc_external_expose_interface.h来实现一个 应用程序的接口，就是对实现的 std::alloc进行整合，给外部进行实际应用，在实际的SGI STL中的 类simple_alloc就是对应该文件的内容
    • 所以，alloc_external_expose_interface.h文件做2件事：
      • 根据全局控制global_control.h 中 USE_MALLOC宏，使用typedef，来配置全局唯一对外的 alloc是用的哪一级配置器
      • 使用 class template实现simple_alloc，使用模板参数的方式传入外部的实际alloc，对该alloc的内部方法，进一步封装一下
      • 那么，在实际应用时，比如 class vector<class T,class Alloc>的实现，就可以在文件内 #include "alloc_external_expose_interface.h"来对自定义实现的分配器的对外接口进行调用了

4. 一直困扰我的一个问题

  • free_list程序中并没有初始化的地方(只有nullptr的初始化)，那么每个位置free_list[i]上都没有内存块，它是如何起作用的？
    • 应该是，初始状态全部为空，然后会触发alloc的从内存池中取数据的动作，逐步初始化free_list
  • 内存池也没有地方初始化？
    • 同理，内存池是靠start_free、end_free2个头尾指针维护的。实际运行过程中，程序中已经有代码：内存池没有数据会像堆进行malloc内存分配，逐步初始化内存池