SGI STL空间适配器的主要由alloc.h和stl_alloc.h实现
SGI STL空间适配器的核心：
第一级适配器__malloc_alloc_template:直接调用malloc()和free()函数
第二级适配器__default_alloc_template:当配置区块超过128B时调用一级适配器;否则采用内存池管理空间的分配
第二级配置器工作流程：当配置区块超过128B时调用一级适配器;否则，从*链表维护的内存块中申请内存，若没有对应申请大小的*链表，则从内存池中申请内存构造*链表，内存池中内存不足时，从堆中申请内存填充内存池(*链表：负责维护不同大小的内存块，由于第二级配置器会将任何内存需求量上调为8的倍数,且能够分配的最大内存为128B,则*链表的个数为128/8=16个;每个链表分别维护区块内存大小为8,16,24,32,40,48,56,64,72,80,88,96,104,112,120,128B)
例子:
1、请求168字节内存:由于其大于128字节,则交由一级内存适配器
2、请求16字节内存:由于其小于128字节,二级配置器接管请求，对应第2个*链表,数组下标为1,*链表为空，则调用_S_refill函数申请内存并构造*链表;此时s_refill(16)接收到请求后,调用_S_chunk_alloc(16,20)函数完成从内存池的内存分配，_S_chunk_alloc(16,20)被调用后,若内存池是空的,接着从堆中申请足够大的内存块给内存池，内存池填充完毕后，分配16*20个字节的内存给*链表，该*链表维护单位为16B的内存
3、请求64字节内存由于其小于128字节,二级配置器接管请求，对应第8个*链表,数组下标为7,*链表为空，则调用_S_refill函数申请内存并构造*链表;此时s_refill(64)接收到请求后,调用_S_chunk_alloc(64,20)函数完成从内存池的内存分配，_S_chunk_alloc(64,20)被调用后,若内存池是空的,接着从堆中申请足够大的内存块给内存池，内存池填充完毕后，分配64*20个字节的内存给*链表，该*链表维护单位为64B的内存
4、再次请求16字节内存：由于其小于128字节,二级配置器接管请求，对应第2个*链表,数组下标为1,*链表不为空，从*链表维护的内存中申请内存，同时调整*链表头调整位置
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//++定义一级内存适配器
template <int __inst>
class __malloc_alloc_template {
private:
static void* _S_oom_malloc(size_t); //allocate函数分配内存失败时执行的函数
static void* _S_oom_realloc(void*, size_t); //reallocate函数分配内存失败时执行的函数
#ifndef __STL_STATIC_TEMPLATE_MEMBER_BUG
static void (* __malloc_alloc_oom_handler)(); //定义分配出错时执行的函数指针
#endif
public:
static void* allocate(size_t __n) //内存分配函数
{
void* __result = malloc(__n);
== __result) __result = _S_oom_malloc(__n);
return __result;
}
static void deallocate(void* __p） //内存释放函数
{
free(__p);
}
static void* reallocate(void* __p, size_t __new_sz) //内存重新分配函数
{
void* __result = realloc(__p, __new_sz);
== __result) __result = _S_oom_realloc(__p, __new_sz);
return __result;
}
static void (* __set_malloc_handler(void (*__f)()))()//指定自己的异常处理,__set_malloc_handler为一个函数，参数为void (*__f)()，返回值为static void(*)()
{
void (* __old)() = __malloc_alloc_oom_handler;
__malloc_alloc_oom_handler = __f;
return(__old);
}
};
#ifndef __STL_STATIC_TEMPLATE_MEMBER_BUG
template <int __inst>
;
#endif
//++定义_S_oom_malloc(size_t)
template <int __inst>
void* __malloc_alloc_template<__inst>::_S_oom_malloc(size_t __n)
{
void (* __my_malloc_handler)();
void* __result;
for (;;) //不断执行循环，每次都尝试申请内存，直至分配成功，内存分配失败时若存在内存分配失败函数则执行，否则抛出异常
{
__my_malloc_handler = __malloc_alloc_oom_handler;
== __my_malloc_handler) { __THROW_BAD_ALLOC; }
(*__my_malloc_handler)();
__result = malloc(__n);
if (__result) return(__result);
}
}
//++定义_S_oom_realloc(size_t)
template <int __inst>
void* __malloc_alloc_template<__inst>::_S_oom_realloc(void* __p, size_t __n)
{
void (* __my_malloc_handler)();
void* __result;
for (;;) //不断执行循环，每次都尝试申请内存，直至分配成功，内存分配失败时若存在内存分配失败函数则执行，否则抛出异常
{
__my_malloc_handler = __malloc_alloc_oom_handler;
== __my_malloc_handler) { __THROW_BAD_ALLOC; }
(*__my_malloc_handler)();
__result = realloc(__p, __n);
if (__result) return(__result);
}
}
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
#ifdef __USE_MALLOC
typedef malloc_alloc alloc;
typedef malloc_alloc single_client_alloc;
#else
#if defined(__SUNPRO_CC) || defined(__GNUC__)
};
};
};
#endif
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//++定义二级内存适配器
template <bool threads, int inst>
class __default_alloc_template {
private:
#if !(defined(__SUNPRO_CC) || defined(__GNUC__))
}; //对齐字节数
}; //最大分配字节数
}; //_MAX_BYTES/_ALIGN
#endif
) & ~((size_t)_ALIGN - )); } //计算向上对齐后的字节数
__PRIVATE:
union _Obj //*链表节点
{
union _Obj* _M_free_list_link;
];
};
private:
#if defined(__SUNPRO_CC) || defined(__GNUC__) || defined(__HP_aCC) //定义*链表数组
static _Obj* __STL_VOLATILE _S_free_list[];
#else
static _Obj* __STL_VOLATILE _S_free_list[_NFREELISTS];
#endif
)/(size_t)_ALIGN - );} //计算对应*链表在数组中的位置
static void* _S_refill(size_t __n); //填充空间,把大小为__n的内存空间加到*链表中
static char* _S_chunk_alloc(size_t __size, int& __nobjs); //从内存池中分配空间给*链表,该空间可容纳__nobjs个大小为__size的区块
static char* _S_start_free; //内存池起始位置
static char* _S_end_free; //内存池结束位置
static size_t _S_heap_size; //当前内存池大小
#ifdef __STL_THREADS
static _STL_mutex_lock _S_node_allocator_lock;
#endif
class _Lock;
friend class _Lock;
class _Lock
{
public:
_Lock() { __NODE_ALLOCATOR_LOCK; }
~_Lock() { __NODE_ALLOCATOR_UNLOCK; }
};
public:
static void* allocate(size_t __n)
{
;
if (__n > (size_t)_MAX_BYTES) //申请内存大于128B时,采用一级内存适配器
{
__ret = malloc_alloc::allocate(__n);
}
else //申请内存小于128B时，从*链表中申请内存
{
_Obj* __STL_VOLATILE* __my_free_list = _S_free_list + _S_freelist_index(__n); //单位为__n大小的*链表头节点
#ifndef _NOTHREADS
_Lock __lock_instance;
#endif
_Obj* __RESTRICT __result = *__my_free_list; //从*链表中截取内存赋值给__result
)
__ret = _S_refill(_S_round_up(__n)); //若数组中不存在单位为__n大小的*链表，则调用_S_refill函数生成单位为__n大小的*链表
else
{
*__my_free_list = __result -> _M_free_list_link; //若数组中存在单位为__n大小的*链表，则*链表头节点后移一个单位
__ret = __result;
}
}
return __ret;
};
static void deallocate(void* __p, size_t __n)
{
if (__n > (size_t) _MAX_BYTES)
malloc_alloc::deallocate(__p, __n); //释放内存大于128B时,采用一级内存适配器
else //释放内存小于128B时，从*链表中申请内存
{
_Obj* __STL_VOLATILE* __my_free_list = _S_free_list + _S_freelist_index(__n); //单位为__n大小的*链表头节点
_Obj* __q = (_Obj*)__p;
#ifndef _NOTHREADS
_Lock __lock_instance;
#endif
__q -> _M_free_list_link = *__my_free_list;
*__my_free_list = __q; //将内存归还至单位为__n的*链表中，并将*链表头节点指向新归还的地址
}
}
};
static void* reallocate(void* __p, size_t __old_sz, size_t __new_sz);
typedef __default_alloc_template<__NODE_ALLOCATOR_THREADS, > alloc;
typedef __default_alloc_template<> single_client_alloc;
template <bool __threads, int __inst>
inline bool operator==(const __default_alloc_template<__threads, __inst>&,const __default_alloc_template<__threads, __inst>&)
{
return true;
}
# ifdef __STL_FUNCTION_TMPL_PARTIAL_ORDER
template <bool __threads, int __inst>
inline bool operator!=(const __default_alloc_template<__threads, __inst>&,const __default_alloc_template<__threads, __inst>&)
{
return false;
}
# endif
//++定义_S_chunk_alloc函数
template <bool __threads, int __inst>
char* __default_alloc_template<__threads, __inst>::_S_chunk_alloc(size_t __size, int& __nobjs)
{
char* __result; //预返回的内存块儿首地址
size_t __total_bytes = __size * __nobjs; //预分配的内存块总大小,通常情况下nojbs的大小为20,nobjs的大小由s_refill函数传进
size_t __bytes_left = _S_end_free - _S_start_free; //memory pool剩余内存块大小
if (__bytes_left >= __total_bytes) //内存池剩余空间满足20个需求,直接分配
{
__result = _S_start_free;
_S_start_free += __total_bytes;
return (__result);
}
else if (__bytes_left >= __size) //内存池剩余空间不满足20个需求,但满足一个或多个,取出最多个能满足条件区块的个数
{
__nobjs = (int)(__bytes_left/__size);
__total_bytes = __size * __nobjs;
__result = _S_start_free;
_S_start_free += __total_bytes;
return(__result);
}
else //内存池剩余空间不足一个区块大小，则向堆中重新申请内存至内存池
{
size_t __bytes_to_get = * __total_bytes + _S_round_up(_S_heap_size >> ); //扩大需要量, 新需求量是原需求量的二倍与现有内存池大小的十六分之一的和
) //判断内存池中是否有残余空间,如果有则将其编入*链表
{
_Obj* __STL_VOLATILE* __my_free_list = _S_free_list + _S_freelist_index(__bytes_left);
((_Obj*)_S_start_free) -> _M_free_list_link = *__my_free_list;
*__my_free_list = (_Obj*)_S_start_free;
}
_S_start_free = (char*)malloc(__bytes_to_get); //从堆中申请内存
== _S_start_free) //若从堆中申请内存失败，则循环的从所有*链表中寻找未用且足够大的内存块,释放这些内存块并将其编入内存池
{
size_t __i;
_Obj* __STL_VOLATILE* __my_free_list;
_Obj* __p;
for (__i = __size;__i <= (size_t)_MAX_BYTES;__i += (size_t)_ALIGN) //每次增加8个字节，查找每一个单位大于__size的*链表
{
__my_free_list = _S_free_list + _S_freelist_index(__i);
__p = *__my_free_list;
!= __p) {
*__my_free_list = __p -> _M_free_list_link;
_S_start_free = (char*)__p;
_S_end_free = _S_start_free + __i;
return(_S_chunk_alloc(__size, __nobjs)); //递归调用_S_chunk_alloc函数填充内存池
}
}
_S_end_free = ; //从*链表中找不到合适的内存，则调用一级内存适配器再次申请内存
_S_start_free = (char*)malloc_alloc::allocate(__bytes_to_get);
}
_S_heap_size += __bytes_to_get;
_S_end_free = _S_start_free + __bytes_to_get;
return(_S_chunk_alloc(__size, __nobjs)); //递归调用_S_chunk_alloc函数填充内存池
}
}
//++定义_S_refill函数
template <bool __threads, int __inst>
void* __default_alloc_template<__threads, __inst>::_S_refill(size_t __n)
{
; //默认*链表管理的块数
char* __chunk = _S_chunk_alloc(__n, __nobjs); //内存池头指针
_Obj* __STL_VOLATILE* __my_free_list; //当前空闲内存块地址
_Obj* __result; //返回的地址
_Obj* __current_obj; //当前内存块头
_Obj* __next_obj; //下一个内存块头
int __i; //循环变量
== __nobjs) return(__chunk); //如果只有一个块则返回,*链表没有接区块管理
__my_free_list = _S_free_list + _S_freelist_index(__n);
__result = (_Obj*)__chunk; //将第一个内存块返回，其余内存块编入*链表
*__my_free_list = __next_obj = (_Obj*)(__chunk + __n);
; ; __i++) //for循环，生成单位大小为__n的*链表
{
__current_obj = __next_obj;
__next_obj = (_Obj*)((char*)__next_obj + __n);
== __i) {
__current_obj -> _M_free_list_link = ;
break;
} else {
__current_obj -> _M_free_list_link = __next_obj;
}
}
return(__result);
}
//++定义reallocate函数
template <bool threads, int inst>
void*__default_alloc_template<threads, inst>::reallocate(void* __p,size_t __old_sz,size_t __new_sz)
{
void* __result;
size_t __copy_sz;
if (__old_sz > (size_t) _MAX_BYTES && __new_sz > (size_t) _MAX_BYTES)
{
return(realloc(__p, __new_sz));
}
if (_S_round_up(__old_sz) == _S_round_up(__new_sz)) return(__p);
__result = allocate(__new_sz);
__copy_sz = __new_sz > __old_sz? __old_sz : __new_sz;
memcpy(__result, __p, __copy_sz);
deallocate(__p, __old_sz);
return(__result);
}
#ifdef __STL_THREADS
template <bool __threads, int __inst>
_STL_mutex_lock
__default_alloc_template<__threads, __inst>::_S_node_allocator_lock
__STL_MUTEX_INITIALIZER;
#endif
//++二级内存适配器类变量初始化操作
template <bool __threads, int __inst>
;
template <bool __threads, int __inst>
;
template <bool __threads, int __inst>
size_t __default_alloc_template<__threads, __inst>::_S_heap_size = ;
template <bool __threads, int __inst>
typename __default_alloc_template<__threads, __inst>::_Obj* __STL_VOLATILE __default_alloc_template<__threads, __inst> ::_S_free_list[
#if defined(__SUNPRO_CC) || defined(__GNUC__) || defined(__HP_aCC)
_NFREELISTS
#else
__default_alloc_template<__threads, __inst>::_NFREELISTS
#endif
] = {, , , , , , , , , , , , , , , , };
#endif /* __USE_MALLOC */
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//++标准内存适配器标准接口
#ifdef __STL_USE_STD_ALLOCATORS
template <class _Tp>
class allocator
{
typedef alloc _Alloc; //二级内存适配器
public:
typedef size_t size_type;
typedef ptrdiff_t difference_type;
typedef _Tp* pointer;
typedef const _Tp* const_pointer;
typedef _Tp& reference;
typedef const _Tp& const_reference;
typedef _Tp value_type;
template <class _Tp1>
structs rebind
{
typedef allocator<_Tp1> other;
};
allocator() __STL_NOTHROW {} //默认构造函数,__STL_NOTHROW在stl_config.h中定义,要么为空,要么为throw()异常
allocator(const allocator&) __STL_NOTHROW {} //复制构造函数
template <class _Tp1> allocator(const allocator<_Tp1>&) __STL_NOTHROW {} //泛化的复制构造函数
~allocator() __STL_NOTHROW {} //析构函数
pointer address(reference __x) const { return &__x; } //返回对象的地址
const_pointer address(const_reference __x) const { return &__x; } //返回const对象的地址
_Tp* allocate(size_type __n, )
{
? static_cast<_Tp*>(_Alloc::allocate(__n * ; //如果申请的空间块数不为0，那么调用二级内存适配器的allocate函数来分配内存
}
void deallocate(pointer __p, size_type __n) //释放内存
{
_Alloc::deallocate(__p, __n * sizeof(_Tp));
}
size_type max_size() const __STL_NOTHROW
{
) / sizeof(_Tp); //size_t为unsigned类型，将-1强制转换为unsigned类型会得到unsiged类型的最大数,结果就是计算可分配_Tp类型的最大个数
}
/* 调用new与delete完成内存分配与释放*/
void construct(pointer __p, const _Tp& __val) { new(__p) _Tp(__val); }
void destroy(pointer __p) { __p->~_Tp(); }
};
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////