自定義服務(wù)

定義自定義分配器的主要原因之一是提升性能。利用專用的自定義分配器可以提高程序的性能，又或提高內(nèi)存使用效率，亦或兩者兼而有之。默認(rèn)分配器使用new操作符分配存儲(chǔ)空間，而這常利用C語言堆分配函數(shù)(malloc())實(shí)現(xiàn)。由于堆分配函數(shù)常針對(duì)偶發(fā)的內(nèi)存大量分配作優(yōu)化，因此在為需要一次分配大量內(nèi)存的容器(如矢量、雙端隊(duì)列)分配內(nèi)存時(shí)，默認(rèn)分配器一般效率良好。但是，對(duì)于映射表與雙向鏈表這類需要頻繁分配少量內(nèi)存的容器來說，若采用默認(rèn)分配器分配內(nèi)存，則通常效率很低。除此之外，基于malloc()的默認(rèn)分配器還存在許多問題，諸如較差的引用局部性，以及可能造成內(nèi)存碎片化。

有鑒于此，在這一情況下，人們常使用基于內(nèi)存池的分配器來解決頻繁少量分配問題。與默認(rèn)的"按需分配"方式不同，在使用基于內(nèi)存池的分配器時(shí)，程序會(huì)預(yù)先為之分配大塊內(nèi)存(即"內(nèi)存池")，而后在需要分配內(nèi)存時(shí)，自定義分配器只需向請(qǐng)求方返回一個(gè)指向池內(nèi)內(nèi)存的指針即可;而在對(duì)象析構(gòu)時(shí)，并不需實(shí)際解除分配內(nèi)存，而是延遲到內(nèi)存池的生命周期完結(jié)時(shí)才真正解除分配。

在"自定義分配器"這一話題上，已有諸多C++專家與相關(guān)作者參與探討，例如斯科特·梅耶斯的作品《Effective STL》與安德烈·亞歷山德雷斯庫的《Modern C++ Design》都有提及。梅耶斯洞察到，若要求某一分配器的所有實(shí)例等效，則可移植的分配器必須不包含狀態(tài)。雖然C++標(biāo)準(zhǔn)鼓勵(lì)庫的實(shí)現(xiàn)者支持帶狀態(tài)的分配器，但梅耶斯稱，相關(guān)段落是"(看似)美妙的觀點(diǎn)"，但也幾乎是空話，并稱分配器的限制"過于嚴(yán)苛"。

另外，在《C++程序設(shè)計(jì)語言》中，比雅尼·斯特勞斯特魯普則認(rèn)為"'嚴(yán)格限制分配器，以免各對(duì)象信息不同'，這點(diǎn)顯然問題不大"(大意)，并指出大部分分配器并不需要狀態(tài)，甚至沒有狀態(tài)時(shí)性能反倒更佳。他提出了三個(gè)自定義分配器的用例:內(nèi)存池型的分配器、共享內(nèi)存型分配器與垃圾回收型分配器，并展示了一個(gè)分配器的實(shí)現(xiàn)，此間利用了一個(gè)內(nèi)部內(nèi)存池，以快速分配/解除分配少量內(nèi)存。但他也提到，如此優(yōu)化可能已經(jīng)在他所提供的樣例分配器中實(shí)現(xiàn)。

自定義分配器的另一用途是調(diào)試內(nèi)存相關(guān)錯(cuò)誤。若要做到這一點(diǎn)，可以編寫一個(gè)分配器，令之在分配時(shí)分配額外的內(nèi)存，并借此存放調(diào)試信息。這類分配器不僅可以保證內(nèi)存由同類分配器分配/解除分配內(nèi)存，還可在一定程度上保護(hù)程序免受緩存溢出之害。

當(dāng)初始化標(biāo)準(zhǔn)容器時(shí)，若需使用自定分配器，則可將其寫入模板參數(shù)，以代替默認(rèn)的std::allocator<T>，如下所示:

namespace std { template <class T, class Allocator = allocator<T> > class vector;// ...

正如其他所有C++類模板般，在初始化同一標(biāo)準(zhǔn)庫容器時(shí)，若使用了不同的分配器，則所生成容器的類型亦不同。譬如，若函數(shù)需一整型矢量數(shù)組std::vector<int>作為參數(shù)，則其只能接受由默認(rèn)分配器生成的整型矢量數(shù)組。

通過加入"作用域"分配器，C++11標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步強(qiáng)化了分配器接口，從而保證帶有嵌套式內(nèi)存分配特點(diǎn)的容器(如字符串矢量數(shù)組等)所分配到的內(nèi)存皆來自容器自身的分配器。

另外，C++11標(biāo)準(zhǔn)刪除了"給定類型的分配器在比較時(shí)總是相等"的模棱兩可的要求，使帶狀態(tài)分配器不僅實(shí)用性得到提升，而且可管理進(jìn)程外的共享內(nèi)存?，F(xiàn)今分配器的作用多為讓程序員可以控制容器的內(nèi)存分配，而非適應(yīng)基底硬件的地址模型。事實(shí)上，C++11標(biāo)準(zhǔn)刪去了分配器"自適應(yīng)地址模型"的功能，結(jié)果抹消了其設(shè)計(jì)初衷。