loki::allocator-白红宇

loki::allocator

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发布时间：2019-02-27

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Loki::Allocator 的结构与实现

1. Loki::Allocator 的结构

Loki::Allocator 是由 C++ 编委会成员开发的一款内存分配器，其代码版本为 0.1.7，虽然从未正式发布，但其设计思路和实现方法值得学习。相比于标准的 std::alloc，Loki::Allocator 具有独特的内存管理方式，能够有效地进行内存回收和分配操作。

Loki::Allocator 可以划分为三个嵌套结构：从底到顶分别为 Chunk、FixedAllocator 和 SmallObjAllocator。这些结构共同协同，负责内存的分配与管理。

2. Loki::Allocator 的使用实例

在实际应用中，Loki::Allocator 通常用于管理大块不带 cookie 的内存分配。其操作过程可以通过以下示意图理解：

Chunk -> FixedAllocator -> SmallObjAllocator

如上图所示，Chunk 是内存管理的基本单元，FixedAllocator 负责对大块内存的分配管理，而 SmallObjAllocator 则负责小块内存的分配。

3. Loki::Allocator 的实现细节

3.1 Chunk 实现

Chunk 是内存管理的最小单元，其主要实现包括以下几个关键函数：

Chunk::Allocate()：

通过 firstAvailableBlock 的序号和 pData 的位置计算分配内存的起始地址。

减少 blocksAvailableBlock_ 的存量。

Chunk::Deallocate()：

将 firstAvailableBlock_ 更新为 p 的序号。

增加 blocksAvailableBlock_ 的存量。

3.2 FixedAllocator 实现

FixedAllocator 负责对大块内存的分配与释放。其核心逻辑包括以下步骤：

Allocate()：

如果当前 Chunk 中仍有可用的内存空间，则直接分配。

如果没有可用空间，则遍历所有 Chunk，寻找可用的内存空间。

如无可用空间，则申请新内存块并初始化为 Chunk。

Deallocate()：

调用 VicinityFind(p) 函数，定位需要释放的内存块所在的 Chunk。

调用 Chunk::Deallocate(p) 进行内存回收。

调用 Chunk::Release() 将内存归还给操作系统。

3.3 VicinityFind 与 DoDeallocate

VicinityFind(p)：
- 通过从 deallocChunk 向上和向下暴搜，找到 p 所在的 Chunk。
- 检查 deallocChunk 是否为当前 Chunk。
- 如果 p 不在当前 Chunk 内，则导致死循环（这是一个已知 bug）。

DoDeallocate()：
- 调用 Chunk::Deallocate(p)。
- 调用 Chunk::Release() 将内存归还给操作系统。

4. Loki::Allocator 的总结

尽管 Loki::Allocator 从未正式发布，但其设计思路和实现方法仍具有参考价值：

优点：

采用简单暴力方式实现内存管理。

使用数组代替链表，通过索引提升效率。

具备 Deferring 功能，即可延迟内存归还给操作系统。

能够支持不大于最大块大小的所有内存分配需求。

缺点：

存在一些 bug，如 VicinityFind 和 DoDeallocate 中的死循环问题。

实现方式略显暴力，不够优雅。

与 std::alloc 对比：

Loki::Allocator 的内存管理方式更为透明，能够准确判断是否有内存可用。

它支持所有不大于最大块大小的内存分配需求，而 std::alloc 则有限制。

总的来说，Loki::Allocator 在内存管理方面展现出了一种独特的思路，值得在内存管理领域进一步研究和探索。

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