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上海壹僑國際貿(mào)易有限公司
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更新時間：2024-12-08 10:04:02瀏覽次數(shù)：521
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定義自定義分配器的主要原因之一是提升性能。利用的自定義分配器可以提高程序的性能，又或提高內(nèi)存使用效率，亦或兩者兼而有之。默認分配器使用new操作符分配存儲空間，而這常利用C語言堆分配函數(shù)(malloc())實現(xiàn)。由于堆分配函數(shù)常針對偶發(fā)的內(nèi)存大量分配作優(yōu)化，因此在為需要一次分配大量內(nèi)存的容器(如矢量、雙端隊列)分配內(nèi)存時，默認分配器一般效率良好。但是，對于映射表與雙向鏈表這類需要頻繁分配少量內(nèi)存的容器來說，若采用默認分配器分配內(nèi)存，則通常效率很低。除此之外，基于malloc()的默認分配器還存在許多問題，諸如較差的引用局部性，以及可能造成內(nèi)存碎片化。
有鑒于此，在這一情況下，人們常使用基于內(nèi)存池的分配器來解決頻繁少量分配問題。與默認的"按需分配"方式不同，在使用基于內(nèi)存池的分配器時，程序會預先為之分配大塊內(nèi)存(即"內(nèi)存池")，而后在需要分配內(nèi)存時，自定義分配器只需向請求方返回一個指向池內(nèi)內(nèi)存的指針即可;而在對象析構(gòu)時，并不需實際解除分配內(nèi)存，而是延遲到內(nèi)存池的生命周期完結(jié)時才真正解除分配。
在"自定義分配器"這一話題上，已有諸多C++專家與相關作者參與探討，例如斯科特·梅耶斯的作品《Effective STL》與安德烈·亞歷山德雷斯庫的《Modern C++ Design》都有提及。梅耶斯洞察到，若要求某一分配器的所有實例等效，則可移植的分配器必須不包含狀態(tài)。雖然C++標準鼓勵庫的實現(xiàn)者支持帶狀態(tài)的分配器，但梅耶斯稱，相關段落是"(看似)美妙的觀點"，但也幾乎是空話，并稱分配器的限制"過于嚴苛"。
另外，在《C++程序設計語言》中，比雅尼·斯特勞斯特魯普則認為"'嚴格限制分配器，以免各對象信息不同'，這點顯然問題不大"(大意)，并指出大部分分配器并不需要狀態(tài)，甚至沒有狀態(tài)時性能反倒更佳。他提出了三個自定義分配器的用例:內(nèi)存池型的分配器、共享內(nèi)存型分配器與垃圾回收型分配器，并展示了一個分配器的實現(xiàn)，此間利用了一個內(nèi)部內(nèi)存池，以快速分配/解除分配少量內(nèi)存。但他也提到，如此優(yōu)化可能已經(jīng)在他所提供的樣例分配器中實現(xiàn)。
自定義分配器的另一用途是調(diào)試內(nèi)存相關錯誤。若要做到這一點，可以編寫一個分配器，令之在分配時分配額外的內(nèi)存，并借此存放調(diào)試信息。這類分配器不僅可以保證內(nèi)存由同類分配器分配/解除分配內(nèi)存，還可在一定程度上保護程序免受緩存溢出之害。
折疊使用方法
當初始化標準容器時，若需使用自定分配器，則可將其寫入模板參數(shù)，以代替默認的std::allocator<T>，如下所示:
namespace std { template <class T, class Allocator = allocator<T> > class vector;// ...
正如其他所有C++類模板般，在初始化同一標準庫容器時，若使用了不同的分配器，則所生成容器的類型亦不同。譬如，若函數(shù)需一整型矢量數(shù)組std::vector<int>作為參數(shù)，則其只能接受由默認分配器生成的整型矢量數(shù)組。
折疊C++11
通過加入"作用域"分配器，C++11標準進一步強化了分配器接口，從而保證帶有嵌套式內(nèi)存分配特點的容器(如字符串矢量數(shù)組等)所分配到的內(nèi)存皆來自容器自身的分配器。
另外，C++11標準刪除了"給定類型的分配器在比較時總是相等"的模棱兩可的要求，使帶狀態(tài)分配器不僅實用性得到提升，而且可管理進程外的共享內(nèi)存。現(xiàn)今分配器的作用多為讓程序員可以控制容器的內(nèi)存分配，而非適應基底硬件的地址模型。事實上，C++11標準刪去了分配器"自適應地址模型"的功能，結(jié)果抹消了其設計初衷。
