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规范库规定，分配器最顶层在《…\memory》头文件下
new_allocator
new_allocator 的 allocate 间接调用的 ::operator new，deallocate 间接调用 ::operator delete
malloc_allocator
malloc_allocator 的 allocate 间接调用的 malloc，deallocate 间接调用 free。
array_allocator
tr1 (Technical Report 1) 不是正式的库只是一个草案，作为 C ++ 2003 规范的附加库被大多数编译器厂商所反对，它是个过渡性质的库，其实现将会作为 C ++11 规范的一部分。到 C++2011 时，其局部内容被正式蕴含到规范库，在应用形式上依然保留 std::tr1，例如 std::tr1::array 可用 std::array 代替。
在构造函数中须要传入一个指针，这个指针能够指向动态调配的数组，也能够指向动态分配的数组，所以说内存调配不是在 array_allocator 中进行的，array_allocator 只是对调配好的内存进行治理（因而 deallocate 什么都没做）。
array_allocator 并不会 ” 回收 ”(指从新被 array_allocator 治理) 已给出的内存空间，因而很少被应用
动态内存调配的形式应用
动态内存调配的形式应用
debug_allocator
包裹另一个分配器，应用至多一个元素大小的空间，用于记录整个区块大小（子元素数量）（是不是相等于另一种 cookie? 但 allocator 的主要用途是缩小 cookie，因而很少被应用）pool_allocator
G2.9 容器应用的分配器不是 std::allocator 而是 std::alloc (毛病，只申请不偿还)
G4.9 中的进化
G4.9 规范库中有许多 extented allocators，其中 __pool_alloc 就是 G2.9 的化身
#include <iostream>
#include <cstddef>
#include <memory> // 內含 std::allocator
#include <ext\pool_allocator.h> // 欲应用 std::allocator 以外的 allocator, 就得自行 #include <ext/...>
#include <ext\array_allocator.h>
#include <ext\mt_allocator.h>
#include <ext\debug_allocator.h>
#include <ext\bitmap_allocator.h>
#include <ext\malloc_allocator.h>
#include <ext\throw_allocator.h>
#include <ext\new_allocator.h> // 這其實已被 <memory> included, 它就是 std:allocator 的 base class
#include <iostream>
#include <list>
#include <deque>
#include <vector>
using namespace std;
template<typename Alloc>
void cookie_test(Alloc alloc, size_t n)
{
typename Alloc::value_type *p1, *p2, *p3; // 需有 typename
p1 = alloc.allocate(n); //allocate() and deallocate() 是 non-static, 需以 object 呼叫之.
p2 = alloc.allocate(n);
p3 = alloc.allocate(n);
cout << "p1=" << p1 << '\t' << "p2=" << p2 << '\t' << "p3=" << p3 << '\n';
alloc.deallocate(p1,sizeof(typename Alloc::value_type)); // 需有 typename
alloc.deallocate(p2,sizeof(typename Alloc::value_type)); // 有些 allocator 對於 2nd argument 的值無所謂
alloc.deallocate(p3,sizeof(typename Alloc::value_type));
}
int main()
{
// 從語法上試用各式各樣的 allocators
cout << sizeof(std::allocator<int>) << endl; //1
cout << sizeof(__gnu_cxx::new_allocator<int>) << endl; //1.
// 觀察 STL source 可知: new_allocator 是 std::allocator 的 base
// 我們無法改變 std::allocator 的 base class, 那該如何应用其余的 GNU allocators ?
// 是否要寫個 custom_allocator (像下面) 並為它加上我想要的 base (例如 __pool_alloc) ?
// 不，不用，就间接应用, 但需自行 #include <ext/...>
cout << sizeof(__gnu_cxx::malloc_allocator<int>) << endl; //1. 大小 1 者其實為 0, fields 都是 static.
cout << sizeof(__gnu_cxx::__pool_alloc<int>) << endl; //1
cout << sizeof(__gnu_cxx::__mt_alloc<int>) << endl; //1
cout << sizeof(__gnu_cxx::bitmap_allocator<int>) << endl; //1
cout << sizeof(__gnu_cxx::array_allocator<int>) << endl; //8 ==> 因為它有一個 ptr 指向 array 和一個 size_t 示意耗费到 array 哪兒
cout << sizeof(__gnu_cxx::debug_allocator<std::allocator<double>>) << endl; //8
//! cout << sizeof(__gnu_cxx::throw_allocator<int>) << endl; // 只有 throw_allocator_base, throw_allocator_random, throw_allocator_limit, 沒有 throw_allocator !!
cout << endl;
// 搭配容器
list <int, __gnu_cxx::malloc_allocator<int>> list_malloc;
deque <int, __gnu_cxx::debug_allocator<std::allocator<int>>> deque_debug;
vector<int, __gnu_cxx::__pool_alloc<int>> vector_pool;
//! vector<int, __pool_alloc<int>> vector_pool; // 如果沒加上 namespace : [Error] '__pool_alloc' was not declared in this scope
cookie_test(std::allocator<int>(), 1); // 相距 10h (示意帶 cookie)
cookie_test(__gnu_cxx::malloc_allocator<int>(), 1); // 相距 10h (示意帶 cookie)
cookie_test(__gnu_cxx::__pool_alloc<int>(), 1); // 相距 08h (示意不帶 cookie)
// 以下將 int 改為 double 結果不變，象征上述 ints 間隔 8 (而非 4) 乃是因為 alignment.
cookie_test(std::allocator<double>(), 1); // 相距 10h (示意帶 cookie)
cookie_test(__gnu_cxx::malloc_allocator<double>(), 1); // 相距 10h (示意帶 cookie)
cookie_test(__gnu_cxx::__pool_alloc<double>(), 1); // 相距 08h (示意不帶 cookie)
cout << endl;
try {
// 示範应用 array_allocator: 須先 new an array, 將其 ptr 設給 array_allocator, 最後還要 delete array
std::tr1::array<double,100>* arrayTR1 = new std::tr1::array<double,100>; // 应用 tr1::array
cookie_test(__gnu_cxx::array_allocator<double, std::tr1::array<double,100>>(arrayTR1), 1); // 相距 08h (示意不帶 cookie)
delete arrayTR1;
array<double,100>* arraySTD = new array<double,100>; // 应用 std::array
cookie_test(__gnu_cxx::array_allocator<double, array<double,100>>(arraySTD), 1); // 相距 08h (示意不帶 cookie)
delete arraySTD;
std::tr1::array<double,1>* p = new std::tr1::array<double,1>; // 為搭配下一行 "default 2nd argument 是 std::tr1::array<T,1>" (見 source), 我們须要做一個來.
cookie_test(__gnu_cxx::array_allocator<double>(p), 1); // 未指明 2nd argument, 所以应用 default, 即 std::tr1::array<T,1>
//bad allocation! 因為 cookie_test() 需 3 doubles 而
// 本處所用之 array_allocator 卻只能提供 1 double。delete p;
}
catch(...)
{cout << "bad allocation! \n";}
return 0;
}输入：
1
1
1
1
1
1
8
8
p1= 0xe91630 p2= 0xe98328 p3= 0xe98338
p1= 0xe91630 p2= 0xe98328 p3= 0xe98338
p1= 0xe98368 p2= 0xe98370 p3= 0xe98378
p1= 0xe91630 p2= 0xe984b0 p3= 0xe984c0
p1= 0xe91630 p2= 0xe984b0 p3= 0xe984c0
p1= 0xe98380 p2= 0xe98388 p3= 0xe98390
p1= 0xe984b0 p2= 0xe984b8 p3= 0xe984c0
p1= 0xe984b0 p2= 0xe984b8 p3= 0xe984c0
bad allocation! bitmap_allocator
<.../ext/bitmap_allocator.h> 文件中
template<typename _Tp>
class bitmap_allocator : private free_list { // 此处学习可不思考 free_list
......
public:
pointer allocate(size_type __n) {if (__n > this->max_size())
std::__throw_bad_alloc();
if (__builtin_expect(__b == 1, true))
return this->_M_allocate_single_object(); // 一次仅供给一个给客户！（因为次要被容器所应用，而容器一次申请只一个对象）else { // 当间接应用 bitmap_allocator 时可能会走向这里
const size_type __b = __n * sizeof(value_type);
return reinterpret_cast<pointer>(::operator new(__b));
}
}
void deallocate(pointer __p, size_type __n) throw() {if (__builtin_expect(__p != 0, true)) {if (__builtin_expect(__n == 1, true))
this->_M_deallocate_single_object(__p);
else
::operator delete(__p);
}
}
};对于 blocks，super-blocks, bitmap, mini-vector
- block, 客户申请的一个节点，最小 8 字节，大小 8 的倍数增长（8, 16, 32 …）
- super-blocks, 由 use-count + bitmap + blocks 组成 [一次申请一大块，缩小 cookie 应用，每次 2 倍增长]
- use-count, 已调配出的 blocks 数量
- bitmap, unsigned int 为单位（32bit）, 反方向标记对应 blocks 是否闲暇（1 闲暇，0 已调配进来）
- __mini_vector, 一个小的 vector 实现, 治理应用中的 super-blocks（每次 2 倍增长）
第 1 次内存调配
1. use-count + 1 = 0 + 1 = 1
2. bitmap 批改为 0xFFFFFFFF FFFFFFFE第 2 次内存调配
1. use-count + 1 = 1 + 1 = 2
2. bitmap 批改为 0xFFFFFFFF FFFFFFFC第 63 次内存调配
1. use-count + 1 = 62 + 1 = 63
2. bitmap 批改为 0x10000000 00000000第 1 次内存偿还
1. use-count - 1 = 63 - 1 = 62
2. bitmap 批改为 0x10100000 000000001st super-block 用完，启动 2nd super-block
2nd super-block 用完，启动 3nd super-block
1st super-block 全回收
问题 1：
如果 1st super-block 回收 2 blocks, 而尚未全回收，接下来调配 2 blocks, bitmap_allocator 会从 #0 super-block 取出亦或从 #2 super-block 取出?（假如 #0，#1，#2 block-size 一样大）
答：后者（其实都能够）
问题 2：
如果接下来把 #2 super-block 用光，而后调配 2 blocks, bitmap_allocator 会从 #0 super-block 取出亦或新建一个 #3 super-block 并从中取出（假如 #0，#1，#2 block-size 一样大）？
答：前者
2nd super-block 全回收
3rd super-block 全回收
问题：接下来调配 1 block，如何解决？
此时 _S_mem_blocks 为空而 _S_free_list 有三个 super-blicks, 于是取一个放进 _S_mem_blocks，而后遵循先前法令实现调配
#include <iostream>
#include <ext\bitmap_allocator.h> // 欲应用 std::allocator 以外的 allocator, 就得自行 #include <ext/...>
using namespace std;
int main()
{cout << "\ntest_bitmap_allocators().......\n";
__gnu_cxx::bitmap_allocator<double> alloc; // 造成一個 static __mini_vector<pair>, size=0
__gnu_cxx::bitmap_allocator<double>::value_type* p[1000];
// __gnu_cxx::bitmap_allocator<double>::value_type* ptr;
for (int i=0; i<448; ++i) {p[i] = alloc.allocate(1);
cout << "p[" << i << "]" << p[i] << endl;
}
}G4.9 分配器的应用
pool_allocator 和 bitmap_allocator 是最精美的分配器，不仅缩小了 cookies 的应用，同时更有速度劣势 (bitmap_allocator 还可归还 os 内存)
#include <list>
#include <stdexcept>
#include <string>
#include <cstdlib> // abort
#include <cstdio> // snprintf()
#include <algorithm> // find
#include <iostream>
#include <ctime>
#include <cstddef>
#include <memory> // 内含 std::allocator
// 欲应用 std::allocator 以外的 allocator, 得自行 #include <ext\...>
#include <ext\array_allocator.h>
#include <ext\mt_allocator.h>
#include <ext\debug_allocator.h>
#include <ext\pool_allocator.h>
#include <ext\bitmap_allocator.h>
#include <ext\malloc_allocator.h>
#include <ext\new_allocator.h>
using namespace std;
void test_list_with_special_allocator(int choice, long value)
{cout << "test_list_with_special_allocator() ......" << endl;
cout << "choice:" << choice << "value:" << value << endl;
list<string, allocator<string>> c1;
list<string, __gnu_cxx::malloc_allocator<string>> c2;
list<string, __gnu_cxx::new_allocator<string>> c3;
list<string, __gnu_cxx::__pool_alloc<string>> c4;
list<string, __gnu_cxx::__mt_alloc<string>> c5;
list<string, __gnu_cxx::bitmap_allocator<string>> c6;
char buf[10];
clock_t timeStart = clock();
for (int i=0; i<value; ++i)
{
try {snprintf(buf, 10, "%d", i);
switch (choice)
{case 1: c1.push_back(string(buf));
break;
case 2: c2.push_back(string(buf));
break;
case 3: c3.push_back(string(buf));
break;
case 4: c4.push_back(string(buf));
break;
case 5: c5.push_back(string(buf));
break;
case 6: c6.push_back(string(buf));
break;
default:
break;
}
}
catch (exception &p) {cout << "i=" << i << " " << p.what() << endl;
abort();}
}
cout << "a lot of push_back(), milli-seconds :" << (clock() - timeStart) << endl;
}
void test_all_allocator()
{
int *p;
allocator<int> alloc1;
p = alloc1.allocate(1);
alloc1.deallocate(p, 1);
__gnu_cxx::malloc_allocator<int> alloc2;
p = alloc2.allocate(1);
alloc2.deallocate(p, 1);
__gnu_cxx::new_allocator<int> alloc3;
p = alloc3.allocate(1);
alloc3.deallocate(p, 1);
__gnu_cxx::__pool_alloc<int> alloc4;
p = alloc4.allocate(2);
alloc4.deallocate(p, 2);
__gnu_cxx::__mt_alloc<int> alloc5;
p = alloc5.allocate(1);
alloc5.deallocate(p, 1);
__gnu_cxx::bitmap_allocator<int> alloc6;
p = alloc6.allocate(3);
alloc6.deallocate(p, 3);
}
int main()
{test_list_with_special_allocator(1, 600000);
test_list_with_special_allocator(2, 600000);
test_list_with_special_allocator(3, 600000);
test_list_with_special_allocator(4, 600000);
test_list_with_special_allocator(5, 600000);
test_list_with_special_allocator(6, 600000);
return 0;
}输入：
test_list_with_special_allocator() ......
choice: 1 value: 600000
a lot of push_back(), milli-seconds : 105
test_list_with_special_allocator() ......
choice: 2 value: 600000
a lot of push_back(), milli-seconds : 101
test_list_with_special_allocator() ......
choice: 3 value: 600000
a lot of push_back(), milli-seconds : 107
test_list_with_special_allocator() ......
choice: 4 value: 600000
a lot of push_back(), milli-seconds : 80
test_list_with_special_allocator() ......
choice: 5 value: 600000
a lot of push_back(), milli-seconds : 85
test_list_with_special_allocator() ......
choice: 6 value: 600000
a lot of push_back(), milli-seconds : 76
正文完
