C++内存管理(候捷)第五讲 笔记

GNU C++对allocators的描述

new_allocator 和malloc_allocator，它们都没有特别的动作，无非底部调用operator new和malloc。它们没有用内存池
区别：::operator new是可重载的

智能型的allocator，使用内存池，分一大块然后切分成小块。
这类allocator有bitmap_allocator, pool_allocator, _mt_alloc（multithread多线程的分配器）
第三讲说明了实际malloc也是使用的内存池，因此速度提升不明显，很大的优势是减少了cookie

GNU C++ 提供三种测试，用于测速：插入数据测试，多线程状态下的插入和删除测试，多线程的生产者和消费者模型测试。测速分配器的效率

debug_allocator 不做分配的事情，只是在申请的内存外包一层

VS2013标准分配器&G4.9标准分配器与new_allocator以及G4.9malloc

G4.9array_allocator

指针_M_array指向一个C++数组，分配释放都是对数组的操作，静态数组不需要释放，归还。所以deallocate没做任何事

array_allocator使用例子

G4.9 debug_allocator

debug_allocator是一个包装器，把另一个分配器包装进来，这里是_Alloc分配器，定义为_M_allocator,实际分配的时候就是调用这个分配器的allocate，分配n + extra个大小的空间

第三讲介绍的分配器

在GNU C++4.9版本的__pool_alloc就是上面2.9版本的alloc。它的缺点是什么呢？只拿不还，不把分配的空间还给操作系统

__pool_alloc测试用例

bitmap_allocator

最重要的是_M_allocate_single_object和_M_deallocate_single_object
容器每次请求的都是一个元素的内存分配，所以这里就是单独处理一个object的请求。当不是一个object的时候，就会退化到operator new和operator delete

客户是容器的使用，容器要的一个元素的内存空间就是block，如果是std::list的时候，这个block还包括node里面的指针
上图中一次性挖64个blocks，挖取数量是两倍成长
加上前面的bitmap，还有前面的数值，一起称为super block。
需要64位的bimap，对应blocks数量，来表示每个block的状态。bitmap是unsigned int，一个bitmap是32位，只能记录32个blocks的情况。这里是64个blocks，需要2个bitmap来记录
前面还有一个unsigned int，use count，记录有几个block被分配
最前面还有一个unsigned int，记录super block的大小，记录的大小不包括这个unsigned int本身的大小，是其之后的大小
有一个mini vector（模拟标准库中的vector写出来的）来操纵super block，里面的start指针和finish指针分别指向super block的头和尾

分配内存：下面深灰色这个block被分配出去，use count = 1，然后bitmap[0]最后一位变成0，表示已经分配出去

分配第二个block，下面两个灰色的block表示被分配出去，use count = 2，bitmap[0]后两位变成0，表示这两个block被分配出去

一直分配block出去，已经分配出去63个block，对应的use count = 63，bitmap[1]和bitmap[0]变成80000000H和00000000H，只有最后一个block对应的bitmap中的bit才为1,表示未被分配出去

归还其中一个block，对应的bitmap要变成1，表示未分配（回收回来），然后use count由63变成62

当1个super block(有64个blocks)用完后，开始启用第二号super block，这时候super block中的block块数由64扩大两倍变成128个，由4个bitmap整数表示。
而且mini vector中由一个单元，变成两个单元，每个单元指向一个super block

第二个super block用完（前面已经用完第一个super block，其含有64个blocks，第二个super block包含128个blocks，也已经用完），启用第三个super bloc，其包含的blocks为128 x 2 = 256个。
mini vector中也有第三个单元来控制这个super block

第一个super block全回收，用另一个mini vector（称为free list）中的entry指针指向这个super block，表示已经回收

如果下次新分配一个super block，它其中blocks的数量要减半。前三个superblocks大小分别为64个，128个，256个，由于第一个superblock被回收，那么下次分配的superblock大小由已经分配的最大值256变成一半，为128个blocks

原来的mini vector里面的指向回收的这个superblock头和尾的entry被删除

第二个super block也全回收，则free list里的entry加一个，指向这个super block。
原来的mini vector里面指向这个superblock头尾的entry被删除

第三个super block被全回收，被free list的指针指向