STL 記憶體的配置與釋放

第一級空間配置器

第一級配置器只是對malloc函式和free函式的簡單封裝，在allocate內呼叫malloc，在deallocate內呼叫free。同時第一級配置器的oom_malloc函式，用來處理malloc失敗的情況。如下所示：

allocate對malloc函式簡單封裝 :

static void *allocate(size_t n)

deallocate對free函式簡單封裝 :

static void deallocate(void *p, size_t)

oom_malloc呼叫外部提供的malloc失敗處理函式，然後重新試著再次呼叫malloc。重複執行此過程，直到malloc成功為止 :

template void* __malloc_alloc::oom_malloc(size_t n)
}

第二級空間配置器

第一級配置器直接呼叫malloc和free帶來了幾個問題：

1.記憶體分配/釋放的效率低。2. 當配置大量的小記憶體塊時，會導致記憶體碎片比較嚴重。3. 配置記憶體時，需要額外的部分空間儲存記憶體塊資訊，所以配置大量的小記憶體塊時，還會導致額外記憶體負擔。

第二級配置器維護了乙個自由鍊錶陣列，每次需要分配記憶體時，直接從相應的鍊錶上取出乙個記憶體節點就完成工作，效率很高。

自由鍊錶陣列

自由鍊錶陣列其實就是個指標陣列，陣列中的每個指標元素指向乙個鍊錶的起始節點。陣列大小為16，即維護了16個鍊錶，鍊錶的每個節點就是實際的記憶體塊，相同鍊錶上的記憶體塊大小都相同，不同鍊錶的記憶體塊大小不同，從8一直到128。如下所示，obj為鍊錶上的節點，free_list就是鍊錶陣列。

//自由鍊錶union obj
;//自由鍊錶陣列static obj *volatile free_list[__nfreelists];

記憶體分配

allocate函式內先判斷要分配的記憶體大小，若大於128位元組，直接呼叫第一級配置器，否則根據要分配的記憶體大小從16個鍊錶中選出乙個鍊錶，取出該鍊錶的第乙個節點。若相應的鍊錶為空，則呼叫refill函式填充該鍊錶。如下：

template void *__default_alloc::allocate(size_t n)
*my_free_list = result->free_list_link;        return result;
}

填充鍊錶

若allocate函式內要取出節點的鍊錶為空，則會呼叫refill函式填充該鍊錶。

refill函式內會先呼叫chunk_alloc函式從記憶體池分配一大塊記憶體，該記憶體大小預設為20個鍊錶節點大小，當記憶體池的記憶體也不足時，返回的記憶體塊節點數目會不足20個。接著refill的工作就是將這一大塊記憶體分成20份相同大小的記憶體塊，並將各記憶體塊連線起來形成乙個鍊錶。如下：

template void *__default_alloc::refill(size_t n)
//最後一塊
current_obj = next_obj;
current_obj->free_list_link = null;        return result;
}

記憶體池

chunk_alloc函式內管理了一塊記憶體池，當refill函式要填充鍊錶時，就會呼叫chunk_alloc函式，從記憶體池取出相應的記憶體。

在chunk_alloc函式內首先判斷記憶體池大小是否足夠填充乙個有20個節點的鍊錶，若記憶體池足夠大，則直接返回20個記憶體節點大小的記憶體塊給refill。如下：

if (size_left >= total_size)  //記憶體池剩餘空間滿足需求

若記憶體池大小無法滿足20個記憶體節點的大小，但至少滿足1個記憶體節點，則直接返回相應的記憶體節點大小的記憶體塊給refill；

else if (size_left >= size)  //剩餘空間不能全部滿足，但至少滿足一塊                else if (size_left >= size)  //剩餘空間不能全部滿足，但至少滿足一塊                else  //連乙個區塊都無法滿足        
size_t bytes_to_get = 2 * total_size + round_up(heap_size >> 4);
start_free = (char *)malloc(bytes_to_get);                if (start_free == null)  //堆空間不足                
}end_free = null;                        //呼叫第一級配置器
start_free = (char *)malloc_alloc::allocate(bytes_to_get);
}heap_size += bytes_to_get;
end_free = start_free + heap_size;                return chunk_alloc(size, nobjs);
}}

記憶體釋放

第二級配置器的deallocate函式並不會直接釋放記憶體塊。當記憶體塊大小大於128位元組時才會直接釋放，否則會將記憶體塊**到相應的鍊錶當中。如下：

void __default_alloc::deallocate(void *p, size_t n)

記憶體對外介面

stl對外提供了乙個******_alloc類，該類提供統一的介面：allocate函式、deallocate函式，使得外部無需關心使用的是幾級記憶體配置器。另外******_alloc類將外部所需的物件個數轉換為位元組。如下。

template class ******_alloc
static t *allocate(void)
static void deallocate(t *p, size_t n) // 個數                static void deallocate(t *p)
};

sshpp

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