简单来谈谈alloc分配器

之前说道alloc是原G2.9版本的默认的分配器，这篇就把alloc的原理梳理梳理，顺便简单介绍下有关的内存管理。

　　一般而言，我们通常习惯的内存分配操作和释放操作是这样的：

    class Foo {…};

    Foo* p = new Foo;   // 分配内存，然后构造对象

    Delete p;           // 将对象析构， 然后释放内存

　　这里的内存分配操作由alloc::allocate()负责， 内存释放操作由alloc::deallocate()负责。

当我们申请的内存很小时，那么new（只是对malloc进行简单的包装）的空间便会形成一定程度的浪费，为什么这么说？我们先来看看基本的内存分配：

　　　　　　　

　　　 （图片来自于侯捷老师的课程《内存管理》，侵删）

　　当我们申请10个int对象时，内存分配的空间其实不是10 * 4 = 40个字节这么简单. 如图所示（调试状态下）最上边和最下边的两个cookie(用来记录分配空间的大小)4*2 = 8， 橙色的是Debug状态下申请出的空间帮助Debug,为32 + 4 = 36.而中间部分才为你要申请的10 * 4 = 40个字节，将这些数据加起来40 + 8+36 = 84，而pad那部分则是编译器进行自动补齐，将字节数调整成16的倍数，于是84 + 12 = 96.也就是说你只申请了10个int，而编译器却给你返回96个字节的空间，很神奇是不是？当然重点不是这里，想一下，如果我们只需要申请1个int呢？而上下两个cookie就占了8个字节，是不是很浪费？

　　为了考虑小型区块可能造成的浪费及内存破碎问题，SGI设计了双层级分配器，第一级分配器直接使用malloc()和free()。第二级分配器则视情况采取用不同的策略，当分配空间大于128个字节时调用一级分配器，小于128字节时，便采用更复杂的内存池管理方式，也就是alloc。

为了方便管理，SGI第二级分配器会主动将任何小额区块的内存需求量上调至8的倍数（如客端要求30字节，就自动调整为32个字节），并维护16个free-lists，各自管理大小为别为8,16,24,32,40,48,56,64,72,80,88,96,104,112,120,128字节的小额区块，free-lists的示意图如下：

　　（图片来自于侯捷老师的课程《内存管理》ppt，侵删）

　　比如我们申请32字节的空间，然后32 / 8 = 4，即应该落在3号的位置上。alloc内部并不是一次只申请这么多空间。而是一次申请需求的40倍那么大，即40 * 32 = 1280个字节。然后一半存进内存池，另一半切分为20小块， 分一块给客户，剩下的挂在5号元素上。比如再需要申请64个字节，64 / 8 = 8，挂在7号元素上，此时内存池有上次留下的1280 / 2 = 640个字节的空间. 640 / 64 = 10块，分一块给客户，剩下的挂在7号元素上。如图：

　　假如当时内存池空间不足时，则再申请 64 * 40 = 2560个字节的空间. 其中一半1280个字节的空间存内存池，剩下的另一半切20个小块，一块分客户，剩下的挂7号元素上面。

　 基于这样的原理： 每次申请一大块，慢慢切割来使用，可以减小cookie的不必要的浪费。想象一下，如果申请100万个小额空间，那么省下近800万个字节的空间。也不算小数目了。可谓为了内存利用率，无所不用其极。

然而现在G4.9版本已经不将alloc设置为默认分配器了，原因呢也不清楚。 当然了，这个alloc分配器还是存在的，毕竟这么好的东西。现在它已经在G4.9版本中换了个名字：_pool_alloc(就是内存池的意思嘛)，而且也将它置于__gnu_cxx命名空间中，要是我们想用它来当做容器的分配器呢，可以这么使用：

　　　　vector<int, __gnu_cxx::_pool_alloc<int>>   vec;

　　当然了alloc内存格局还是非常复杂的，这里我们只是简单了解下它的基本原理。如需了解详情，推荐《STL源码剖析》。相关知识点于第二章---空间置配器（allocator）。