如何使用微软的 C++ 分配器

Question

我在http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ee292117.aspx 和http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ee292134.aspx 看到Microsoft 为专用分配器提供宏和类，但我不确定每种缓存策略是什么，如何使用它们。有人可以解释何时使用这些部分吗？

• 缓存模板
  • cache_freelist - cache_freelist 模板类维护一个大小为 Sz 的内存块的空闲列表。当空闲列表已满时，它使用operator delete 来释放内存块。当空闲列表为空时，它使用operator new 分配新的内存块。空闲列表的最大大小由Max 参数中传递的类max class 确定。每个内存块包含Sz 字节的可用内存以及operator new 和operator delete 所需的数据。
  • cache_suballoc - cache_suballoc 模板类使用freelist<sizeof(Type), max_unbounded> 将释放的内存块存储在一个长度无限制的空闲列表中，并在空闲列表为空时从使用operator new 分配的更大块中子分配内存块。每个块包含Sz * Nelts 字节的可用内存和operator new 和operator delete 需要的数据。分配的块永远不会被释放。
  • cache_chunklist - 该模板类使用operator new 分配原始内存块，在需要时对块进行二次分配以分配内存块的存储空间；它将释放的内存块存储在每个块的单独空闲列表中，并使用operator delete 在没有使用任何内存块时释放块。每个内存块包含Sz 字节的可用内存和指向它所属块的指针。每个块包含Nelts 内存块、三个指针、一个int 以及operator new 和operator delete 需要的数据。

我自己编写了几个分配器，但是这个文档只是......令人困惑。

Answer 1

哇，他们真的把文档弄乱了，不是吗？ （我在 Dinkumware 时编写了该代码）

这里的分配器是基于策略的：您可以指定缓存策略和同步策略。

基本思想是使编写使用内部缓存的分配器更容易，并且可以跨线程同步。有六个预定义的分配器；他们的名字都以allocator_开头。如果它们符合您的需求，请使用它们。在 MSDN 的资料中，查看特定分配器描述的第一段；不要阅读“备注”，他们谈论ALLOCATOR_DECL;。

您还可以使用该代码创建自己的分配器，这些分配器使用预定义的缓存策略（名称以 cache_ 开头的模板）和同步策略（名称以 sync_ 开头的模板），或者使用您的自己的缓存模板和同步模板。从这些片段中获取可用的分配器有点乏味，因此标题提供了ALLOCATOR_DECL 作为一种方便的方式来生成所有必要的样板，而无需自己编写。 ALLOCATOR_DECL 接受三个参数：要使用的缓存模板的名称、要使用的同步模板的名称以及您正在创建的分配器的名称。所以不要写

template <class T> class name
    : public Dinkum::allocators::allocator_base<T, sync<cache > >
    {
    public:
        name() {}
        template <class U> name(const name<U>&) {}
        template <class U> name& operator = (const name<U>&)
            {return *this; }
        template <class U> struct rebind
            {    /* convert a name<T> to a name<U> */
            typedef name<U> other;
            };
    };

你会写ALLOCATOR_DECL(cache, sync, name);。 allocator_base 做繁重的工作；分配器本身必须是派生类型，以便它可以正确处理rebind。 （该代码中的 Dinkum 来自 Dinkumware 文档；我不知道 Microsoft 的东西将这些名称放在哪个命名空间中，但大概是宏将正确的名称放在那里）。

对于缓存模板：

• cache_freelist 维护一个节点大小的块的链表；列表的最大大小由模板参数Sz 设置，节点分配由operator new 和operator delete 管理。
• cache_suballoc 添加了另一个层来管理 Nelts 节点块的块，所有这些都作为单个 blob 分配；新元素的分配首先查看空闲列表，如果没有空闲，则分配一个新的 blob。在分配器被销毁之前，不会删除内存块。
• cache_chunklist 以 blob 形式分配内存（如 cache_suballoc），但不使用公共空闲列表；当一个块被释放时，它会回到它的 blob 的空闲列表中。当所有 blob 块都被释放后，该 blob 本身将被删除。

Answer 2

第一个子问题很简单。什么时候使用它们？当分析显示默认分配器存在问题时。仅这一点就使这个问题与大多数开发人员无关。

一些宏使用动词“yields”，大致意思是“最终扩展为，可能通过多个步骤”。

缓存模板保存已释放的块以供以后重新分配。您将选择最适合您的分配模式的缓存，即在重用百分比和缓存大小之间取得最佳折衷的缓存（请参阅上面的分析）。

一些缓存模板具有有限数量的释放块，通过freelist<> 实现。 Max 类决定了这种freelist 可以变成多长时间。

分配器最终是上述的预先组合的组合。