SGI STL内存配置器存在内存泄漏吗？

Posted 2020-10-07

阅读了SGI的源码后对STL很是膜拜，很高质量的源码，从中学到了很多。温故而知新！下文中所有STL如无特殊说明均指SGI版本实现。

STL 内存配置器

STL对内存管理最核心部分我觉得是其将C++对象创建过程分解为构造、析构和内存分配、释放两类操作分离开来！摆脱了对频繁调用new或malloc函数想操作系统申请空间而造成的低效。其中析构操作时对具有non-trival、trival 析构函数的class区别对待也提高了效率。SGI 的两级配置器结构属于锦上添花。

STL内存配置器有没有内存泄漏？

STL两级结构的配置器使得STl能对小的空间内存分配管理更为合理，而很多人有疑问的时这个对小空间的配置器是否存在内存泄漏？“源码面前了无秘密”问题来于源码自，答案也在源码之中。先概述一下STL两级结构的配置器是怎么操作的，STL的Allocator中队内存的申请和释放均是通过其两个静态成员函数完成，allocate，deallocate；对于大于128Byte的内存申请和释放，两个函数均通过调用malloc和free来实现。当内存不大于138Byte时，该allocator会通过一个链表和内存池来维护空间。很多人疑惑为什么在该Allocator的实现里只有对内存池malloc的代码，没看到类似free这样释放内存的代码，甚至该Allocator类都没有析构函数，这样不是会存在内存泄漏吗？其实不然，对于由链表维护的内存，其内存的释放工作应该是上一层调用者负责，比如容器Vector在析构函数中就显示的将其申请的所有capacity大小的内存释放。内存池则不一样，内存池的中的内存将会一直保留知道程序退出。有的同学可能会认为“这不就是内存泄漏吗？比如一个创建了一个Vector变量，到Vector析构了之后再内存中竟然有一块内存没有被系统回收，这不就是内存泄漏吗”，其实不然：

1. 申请的内存没有被及时释放不等于内存泄漏

在单线程中，由于该Allocator中记录内存池起始的指针是静态类型，所以只要是你在同一个线程中，无论你创建多少个Allocator，记录内存池的变量都是同一个，换句话说，当下次再创建Vector时，还是使用上一次使用的那个。

2. 该内存池不会疯狂野生长

这个内存池的空间其实是很小的，因为大于128Byte的内存申请都直接转调了malloc，从源码中也可以看出，内存池每次重新灌水的新容量是2*total_size + round_up(heap_size >> 4)。

内存池的存在是为了避免大量内存碎片的产生，代价是管理内存所需要多付出的时间和空间消耗。

以上就是内存池一种存在直至程序退出的原因。

 

在GCC 5.4.0 中的使用的SGI已经对该种设计做了大幅修改。1. 默认的Allocator也不在是侯捷一书中说指出的具有内存池的配置器，而是"\usr\include\c++\5\ext\new_allocator.h"其实现直接调用new；2. 而之前相应的具备内存池的配置器则被当做STL的扩展，实现于"\usr\include\c++\5\ext\pool_allocator.h"中，且该实现不在存在内存池的设计，只保留了使用链表将小内存块连接起来的设计（使用时记得include该文件路径，命名空间为__gnu_cxx::__pool_alloc<int> )。

在llvm中Allocator的实现也是直接调用new。

 

FYI:

GCC更换Allocator设计，http://www.cppblog.com/peakflys/archive/2015/01/14/209513.html

SGI源码，https://www.sgi.com/tech/stl/download.html

SGI源码，allocator，https://www.sgi.com/tech/stl/stl_alloc.h

SGI源码，vector，https://www.sgi.com/tech/stl/stl_vector.h