【深度探索STL】空间配置器(一) 构造和析构

发布时间:2014-10-22 19:03:45编辑:www.fx114.net 分享查询网我要评论
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以STL运用的角度而言,空间配置器总是隐藏在一切组件的背后,但就STL 的实现角度而言,我们需要了解空间配置器,因为整个STL 的操作对象(所有数值,“value”语意)都存放在容器之内,而容器一定需要配置空间以置放数据。 一般而言,我们所习惯的C++ 内存配置操作和释放操作是这样的 class Foo { ... }; Foo* pObj = new Foo; delete pObj;其中new 运算包含两阶段操作:1. 调用 ::operator new 配置内存,2. 调用构造函数 Foo() 构造对象。 delete 运算也包含两个阶段:1. 调用析构函数 ~Foo() 将对象析构, 2. 调用 ::operator delete 释放内存。 STL 为了提高效率则把二者分开,对象的构造和析构由::construct() 和::destory() 完成,内存的配置则是由 std::alloc 完成。 先介绍构造和析构基本工具:construct() 和 destroy()        下载源码:http://www.sgi.com/tech/stl/download.html /*from stl source code v3.3 http://www.sgi.com/tech/stl/download.html part of <stl_construct.h>*/ //为了便于理清,这里针对源码进行了修改 #include <new.h> //欲使用 placement new,需先包含此文件 //construct() template <class _T1, class _T2> inline void construct(_T1* __p, const _T2& __value) { new ((void*)__p) _T1(__value); // placement new; 调用 _T1::_T1(__value),构造新对象到预分配的内存上 } template <class _T1> inline void construct(_T1* __p) { new ((void*)__p) _T1(); } //destroy() template <class _Tp> inline void destroy(_Tp* __pointer) { __pointer->~_Tp(); //调用~_Tp() }placement new 允许你在一个已经分配好的内存中(栈或堆)构造一个新的对象,原型中 (void*) __p 实际上就是指向一个已经分配好的内存缓冲区的首地址。STL 借助C++中的 placement new 来提高效率,因为使用 new 操作符分配内存需要在堆中查找足够大的剩余空间,这个操作速度是很慢的,而且有可能出现无法分配内存的异常。借助 placement new 就可以解决这个问题,我们构造对象都是在一个预先准备好了的内存缓冲区中进行,不需要查找内存,内存分配的时间是常数,而且不会出现在程序运行中途出现内存不足的异常。 上面的析构函数是接受一个指针,STL 另外提供一个版本用来析构两个迭代器所指范围内的所有对象。 /*这里对比源码调整了顺序*/ template <class _ForwardIterator> inline void destroy(_ForwardIterator __first, _ForwardIterator __last) { _Destroy(__first, __last); //调用_Destroy() } //函数内部调用的函数__destroy()多了个参数,__VALUE_TYPE(__first),用于找出元素的数值型别 template <class _ForwardIterator> inline void _Destroy(_ForwardIterator __first, _ForwardIterator __last) { __destroy(__first, __last, __VALUE_TYPE(__first)); //调用__destroy() } //判断元素的数值型别是否有无用的析构函数(trivial_destructor) template <class _ForwardIterator, class _Tp> inline void __destroy(_ForwardIterator __first, _ForwardIterator __last, _Tp*) { typedef typename __type_traits<_Tp>::has_trivial_destructor _Trivial_destructor; __destroy_aux(__first, __last, _Trivial_destructor()); //调用__destroy_aux() } //如果元素的数值型别具备的是有用的析构函数,那么函数内部调用destroy() template <class _ForwardIterator> void __destroy_aux(_ForwardIterator __first, _ForwardIterator __last, __false_type) { for (; __first != __last; ++__first) destroy(&*__first); //调用destroy() } //如果元素的数值型别有无用的析构函数,函数体无操作 template <class _ForwardIterator> inline void __destroy_aux(_ForwardIterator, _ForwardIterator, __true_type) {} //迭代器版本destroy() -> _Destroy() -> __destroy() -> __destroy_aux() -> destroy() 指针版本 //所以实际上是逐个析构,只是中间为了效率,引入了判断元素的数值型别,来确定对象是否具备有用的析构函数 上面可以看出,对于迭代器版本的destroy() 实际最后都落脚到了单一对象指针版本的 destroy()。那么为什么要绕一大圈呢?因为这里接受的参数是两个迭代器,目的就是将这两个迭代器范围内的所有对象都析构掉,如果范围很大,并且对象的析构函数都是无关紧要的,那么一次次的调用这些个无用的析构函数,势必会对效率产生大的影响,所以先利用__VALUE(__first) 获得迭代器所指对象的型别,再利用 __type_traits<_Tp> 判断该型别的析构函数是否无关痛痒,如果是则什么也不做,如果不是则循环逐个析构范围内的对象。 所以对象的构造实际是通过 placement new 完成的(缓存提前分配然后进行对象的分配);对象的析构则通过调用外在的析构函数(~_Tp())。注意的是,这里的析构只是析构对象,分配好的缓存并没有释放,所以可以反复利用缓存并给它分配对象。不打算再次使用这个缓存时,你可以delete 将其释放掉。 另外destroy() 第二版本还针对迭代器类型为 char* 和 wchar_t* 定义了特化版本 inline void destroy(char*, char*) {} inline void destroy(wchar_t*, wchar_t*) {}下面插图来源于《STL 源码剖析》,有利于从全局把握destroy()。 后面将陆续学习STL 内存的配置和释放。


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