《有感于STL的内存管理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有感于STL的内存管理（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、有感于 STL的内存1. 背景前些天在一个技术分享会上，某大牛说，STL使用了内存池，释放内存的时候，并不释放 给OS,而是自己由留着用。听到这些观点后，我就有些着急了，因为我以前一直是直接使用STL的一些工具类的，比 如std:string、std:map、std:vector、std:list等等，从来都没有关注过内存的问题。带着内存的问题，我花了两三天的时间去阅读STL的代码，并且写一些简单的程序进行测 试；下面列举一些心得体会，但是却没有什么大的结论-.-2. 容易误解的简单例子我们以STL中的map为例，下面有一个使用map的简单例子，大部分人可以在30秒内写 好。void test
2、map()mapint, floattestmap;for (i nt i = 0; i 1000000; i+) testmapi = (float)i;testmap.clear();为了在调用map:clear()之后查看进程的内存使用量，我们可以加几行代码让程序暂停一下。void testmap()mapint, floattestmap;for (i nt i = 0; i 1000000; i+) testmapi = (float)i;testmap.clear();/观察点int tmp; cout tmp; 编译运行上面的程序，你会看见这样的情况：ps显示进程的内存使用量为4
3、0MB多。这时, 你会毫不犹豫地说，STL的map使用了内存池(memory pool)。然后，我就跑去阅读libstdc+的STL的源代码，STL提供了很多种Allocator的实现，有基 于内存池的，但是默认的std:allocator的实现是new_allocator,这个实现只是简单的对new 和delete进行了简单的封装，并没有使用内存池。这样，怀疑的对象就转移到glibc的malloc 函数了。malloc提供的两个函数来查看当前申请的内存的状态，分别是malloc_stats()和 mallinfo(),它们都定义在vmalloc.h里。为了弄清楚这个问题，我们对上面的例子进行
4、如下的改造：#i nclude vmalloc.hvoid testmap()malloc_stats(); / testmap;for (i nt i = 0; i v 1000000; i+) testmapi = (float)i;malloc_stats(); / =观察点 2 testmap.clear();malloc_stats(); / =观察点 3 这个例子的运行环境是这样的:den gmwmy $ g+ -vReading specs from /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/346/specsCon figured with:./c on
5、 figure-prefix=/usr-ma ndir=/usr/share/ma n-i nf odir=/usr/share/info -e nable-shared -e nable-threads=posix -disable-check ing -with-system-zlib-enable-_cxa_atexit-disable-lib un wi nd-exceptio ns-en able-java-awt=gtk -host=x86_64-redhat-l inuxThread model: posixgcc version 3.4.6 20060404 (Red Hat
6、346-9)程序的运行结果是这样的： 在观察点1：* system bytes = 0* in use bytes = 0在观察点2：* system bytes = 48144384* in use bytes = 48005120 在观察点3：system bytes = 48140288 in clude/bits/allocator.h - in clude/i386-redhat-li nu x/bits/c+allocator.h - include/ext/new_allocator.h(即是说,std:allocator =_gnu _cxx: new_allocator)根据
7、C+的标准，STL的allocator，把对象的申请和释放分成了4步：第1步：申请内存空间，对应函数是allocator:allocate() 第2步：执行构造函数，对应函数是allocator:co nstruct() 第3步：执行析构函数，对应函数是allocator:destroy() 第4步：释放内存空间，对应函数是allocator:deallocate() STL崇尚拷贝，你往容器里放东西或者从容器里取东西，都是要调用拷贝构造函数 的。比如，你有一个对象a要插入到map里，过程是这样的：map先申请一个结点的空间调用拷贝构造函数初始化该结点 把新结点插入到map的红黑树中STL中实
8、现了好多种不同的更为具体的allocator，如下（GNU GCC关于Memory的官 方文档）：_gnu_cxx:new_allocator:简单地封装了 new和 delete操作符，通常就是std:allocator _gnu_cxx:malloc_allocator:简单地封装了 malloc 和 free 函数 _gnu_cxx:array_allocator:申请一堆内存 _gnu_cxx:debug_allocator:用于 debug _gnu_cxx:throw_allocator:用于异常 _gnu_cxx:_pool_alloc:基于内存池 _gnu_cxx:_mt_al
9、loc:对多线程环境进行了优化 _gnu _cxx:bitmap_allocator: keep track of the used and unu sed memory locati ons.上面的8个 allocator 的实现中，bitmap_allocator、pool_allocator 和_mt_alloc 是基于 cache 的，其它的不基于cache*那么？如何指定使用一个特殊的allocator呢？示例如下：/方法1/方法2map a1;map in t, in t, less, std:allocatorpair a3;/方法3,方法1、方法2、方法3都是等价的mapv i
10、n t, i nt, lessv in t, _gnu _cxx: new_allocatorvpairvi nt, i nt a2;/方法4,使用了基于cache的allocator mapvint, int, lessvint, _gnu_cxx:_pool_allocpair a4;5.内存碎片是容易被忽视的导致OutOfMemory的 原因这个观点有点类似于磁盘碎片，也可以称为内存碎片吧，当内存碎片过多的时候，极容易出现OutOfMemory错误；使用STL的map特别容易出现这种情况，往map里插入了海量的小对象，然后释放了 一些，然后再想申请内存时，就出现OutOfMemory错误
11、了；这种现象不只是在使用STL的情况会发现，下面举一个例子来说明内存碎片的问题，尽 管这个例子没有使用STL。举例之前，先说明一下这个例子中使用的两个查看当前进程的内存统计量的2个函数：int get_max_malloc_length_inMB():得到当前可以申请的最长的内存长度(MB)；这个 函数不停地调用p=malloc(length*1O24*1O24)；如果成功，贝则length+，并且free(p)； 如果失败，返回(le ngth-1)。 int get_free_memnKB():得到当前可以申请的内存总量(KB)；这个函数不停地调如果失败，则把所有的1KB内存释放，再返回c
12、ount。为了测试方便，我在运行程序前，设置了进程的最大内存为200MB，使用的命令如下：ulimit -m 204800;ulimit -v 204800;这个例子把申请到的内存以矩阵的形式存储起来，先按列优先把指针存起来，再按行优先进行free，这样会造成大量的内存碎片；例子的伪代码如下：typedef char* PtrType;PtrType * Ptrs = (PtrType*) malloc( ROW * sizeof(PtrType*);/第1步：占领所有的内存，按列优先进行申请for(j=0; jvCOL; +j) for(i=0; iROW; +i) Ptrsji = malloc(1024);/第2步：按行优先释放所有的内存，
