STL之空间配置器

1. 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。虽然在常规使用STL时，可能用不到它，但站在学习研究的角度，学习它的实现原理对我们有很大的帮助。

2. 为什么需要空间配置器

前面在模拟实现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（额外的空间是用来记录空间大小的，方便delete和free）
• 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。

3. SGI-STL空间配置器实现原理

实现原理

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。

问：那么这些桶是怎么链接的呢？

答：通过下图中的方式进行链接：

上面的这种方式也体现了8字节对齐的原因。

容器中是如何使用空间配置器的（以list容器为例）

空间配置器的好处

• 频繁申请小块内存效率高
• 一定程度上减少内存碎片

了解内存碎片

外碎片

问题描述：有足够内存，但是不连续，无法申请大块内存。

产生原因：频繁向系统申请小块内存导致的。

内碎片

问题描述：内存块挂起来管理，按一定规则对齐，就会导致内碎片。

产生原因：内存对齐，多给内存。

内碎片在内存池中是广泛存在的问题。