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📊什么是空间配置器

空间配置器，顾名思义就是为各个容器高效的管理空间(空间的申请与回收)的，在默默地工作。

✈STL 提供六大组件的了解

• 容器（containers）：各种数据结构，如 vector, list, deque, set, map 用来存放数据。从实现的角度来看，STL 容器是一种 class template。
• 算法（algorithms）：各种常用的算法如 sort, search, copy, erase…从实现角度来看，STL 算法是一种 function template。
• 迭代器（iterators）：扮演容器与算法之间的胶合剂，是所谓的“泛型指针”。从实现角度来看，迭代器是一种将 operator *, operator ->, operator++, operator– 等指针相关操作予以重载的class template。
• 仿函数（functors）：行为类似函数，可以作为算法的某种策略。从实现角度来看，仿函数是一种重载了 operator() 的 class 或class template。
• 适配器（adapters）：一种用来修饰容器或仿函数或迭代器接口的东西。例如 STL 提供的 queue 和 stack，虽然看似容器，其实只能算是一种容器适配器，因为它们的底部完全借助 deque，所有操作都由底层的 deque 供应。
• 配置器（allocator）：负责空间配置与管理，从实现角度来看，配置器是一个实现了动态空间配置、空间管理、空间释放的 class template。

👀为什么需要空间配置器

• 从使用 STL 层面而言，空间配置器并不需要介绍 ，因为容器底层都给你包装好了，但若是从 STL 实现角度出发，空间配置器是首要理解的。

• 作为 STL 设计背后的支撑，空间配置器总是在默默地付出着。为什么你可以使用算法来高效地处理数据，为什么你可以对容器进行各种操作，为什么你用迭代器可以遍历空间，这一切的一切，都有“空间配置器”的功劳。

模拟实现vector、list、map、unordered_map等容器时，所有需要空间的地方都是通过new申请的，虽然代码可以正常运行，但是有以下不足之处：

• 空间申请与释放需要用户自己管理，容易造成内存泄漏。
• 频繁向系统申请小块内存块，容易造成内存碎片。
• 频繁向系统申请小块内存，影响程序运行效率。
• 直接使用malloc与new进行申请，每块空间前有额外空间浪费。
• 申请空间失败怎么应对。
• 代码结构比较混乱，代码复用率不高。
• 未考虑线程安全问题。

因此需要设计一块高效的内存管理机制。

👍SGI-STL空间配置器实现原理

以上提到的几点不足之处，最主要还是：频繁向系统申请小块内存造成的。那什么才算是小块内存？SGI-STL以128作为小块内存与大块内存的分界线，将空间配置器其分为两级结构，一级空间配置器处理大块内存，二级空间配置器处理小块内存。

🌂一级空间配置器的实现

• 一级空间配置器原理非常简单，直接对malloc与free进行了封装，并增加了C++中
  set_new_handle思想。

实现代码：

template <int inst>
class __malloc_alloc_template
{
private:
 static void *oom_malloc(size_t);
public:
// 对malloc的封装
 static void * allocate(size_t n)
 {
   // 申请空间成功，直接返回，失败交由oom_malloc处理
 void *result = malloc(n);
 if (0 == result) 
   result = oom_malloc(n);
 return result;
 }
// 对free的封装
 static void deallocate(void *p, size_t /* n */)
 { free(p);}
 // 模拟set_new_handle
 // 该函数的参数为函数指针，返回值类型也为函数指针
 // void (*   set_malloc_handler( void (*f)() ) )()
 static void (* set_malloc_handler(void (*f)()))()
 {
 void (* old)() = __malloc_alloc_oom_handler;
 __malloc_alloc_oom_handler = f;
 return(old);
 }
};
// malloc申请空间失败时代用该函数
template <int inst>
void * __malloc_alloc_template<inst>::oom_malloc(size_t n)
{
void (* my_malloc_handler)();
void *result;
for (;;) 
{
   // 检测用户是否设置空间不足应对措施，如果没有设置，抛异常，模式new的方式
   my_malloc_handler = __malloc_alloc_oom_handler;
   if (0 == my_malloc_handler)
   {
       __THROW_BAD_ALLOC; 
   }
   
   // 如果设置，执行用户提供的空间不足应对措施
   (*my_malloc_handler)();
   
   // 继续申请空间，可能就会申请成功
   result = malloc(n);
   if (result)
       return(result);
}
}
typedef __malloc_alloc_template<0> malloc_alloc;

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