489-SGI STL空间配置器

迈不过友情╰ 2022-09-09 01:50 143阅读 0赞

不管是C的malloc free 还是C++的new delete，底层涉及内存管理调用的都是malloc，free，malloc和free是C的库函数。如果我们在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，由于malloc和free在进行内存管理的时候相对来说底层实现是比较复杂的。  
对于小块内存频繁的分配和释放，如果我们一直使用malloc和free，会对我们的应用程序的运行在内存管理的效率降低，此时，我们就要使用内存池的设计，对小块内存的频繁分配和释放进行内存池的管理，提高应用程序的性能。

**SGI STL**包含了一级空间配置器和二级空间配置器，其中一级空间配置器allocator采用malloc和free来管理内存，和C++标准库中提供的allocator是一样的，但其二级空间配置器allocator采用了基于freelist自由链表原理的内存池机制实现内存管理。

**我们知道，C++STL中，STL是C++标准模板库，包含相应的头文件就可以使用。  
SGI STL是一个第三方产商开发的STL，包含了全面的STL设计的组件。**

## C++ STL的allocator空间配置器 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
typename T是实例化vector容器的底层元素的类型。  
第二个参数是传容器相应的空间配置器。我们发现Alloc有默认值，这个allocator就是C++标准库提供的**默认allocator的实现（用户不需要传）**。  
![在这里插入图片描述][26750ce705fc4b8b92e727b15b8dc41d.png]  
allocate：负责给容器开辟内存空间—》malloc  
deallocate：负责释放容器内存空间—》free  
construct：负责给容器构造一个对象—》定位new实现（在容器已经开辟好的内存空间上构造一个新对象）  
destroy：负责析构容器的对象—》p->~T()

**空间配置器的核心作用**：分离了对象的内存开辟和对象构造。这2件事情原本一个普通的new就做完了，但是对于容器来说不合适，**通过空间配置器的以上方法来管理。**  
也分离了对象的析构和内存的释放

## SGI STL的空间配置器 ##

**提供了2个allocator的实现：一级空间配置器allocator，二级空间配置器allocator**

**一级空间配置器allocator**：内存管理，是malloc和free。  
**二级空间配置器allocator**：内存管理，是内存池的实现。

## 我们看看SGI STL的vector容器 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]  
push\_back函数，逻辑上应该是在容器底层已经有的内存上去构造一个对象出来。在SGI STL是通过construct函数实现对象的构造。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]

我们进入到construct函数看看  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3]  
是全局的函数模板，我们再进入到\_Construct函数里面  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 4]  
实际上还是定位new  
和C++STL的construct做的事情一样。  
**我们看看popback**  
![在这里插入图片描述][15e93dd6a279458dbfc4d4c286c438c5.png]  
也没有使用容器的空间配置器，使用的也是全局的destroy函数。  
![在这里插入图片描述][1322c83b39e946adb3f02e5c54db4eb4.png]

![在这里插入图片描述][32d0cc3405dd4b2e9ce2ac2bc05138ff.png]  
通过指针，这个指针指向需要析构的对象，调用当前对象的析构函数，不会释放容器的内存的。析构函数的名字和类型的名字是一样的。

**SGI STL的容器vector底层存储的对象的构造和析构是通过定义的全局的函数模板construct和destroy完成的。**

**STL的空间配置器只剩下这 2个操作**  
allocate：负责给容器开辟内存空间—》malloc  
deallocate：负责释放容器内存空间—》free  
**就是内存的管理**

## SGI STL二级空间配置器重要成员 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 5]  
Alloc类型给的是宏定义，把实例化元素的类型Tp当做参数传进来  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 6]  
我们再进去到allocator  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 7]  
![在这里插入图片描述][03ff4a9317aa46e48899de5fe41b6193.png]  
![在这里插入图片描述][c926e9e51ffa4929a33571e707bd3dbe.png]  
![在这里插入图片描述][aa424f17677241708f1f01d51a43eb04.png]  
**这些实现和C++STL的一样**  
我们再进去看看\_Alloc封装的allocate和deallocate，肯定也是malloc和free，就是一级空间配置器的实现。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 8]  
![在这里插入图片描述][36c0c57378104a888d507007856f4494.png]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 9]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 10]  
**我们可以判定，它的一级空间配置器相当于C++的标准库的allocator**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 11]

## 如果没有宏，用的是二级空间配置器alloc ##

![在这里插入图片描述][38d8ce68ceb841d6ac7b4f7926957e33.png]  
**SGI STL默认的是二级空间配置器**  
![在这里插入图片描述][a3b02414dd464b70b521ca9df4ebc110.png]  
**节点分配是否支持线程安全**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 12]  
基于内存池实现的容器空间配置器可以直接使用在多线程环境下，是线程安全的。

在C++STL下，不管是容器还是空间配置器，其他组件设计的时候没有考虑线程安全的。

但是SGI STL则是有线程安全。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 13]

## 总结 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 14]

[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: /images/20220829/17a57df6cd29412c9dfd779c372d3079.png
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