STL向量默认使用'new'和'delete'进行内存分配吗？

Question

我正在为一个应用程序开发插件，需要由该应用程序分配内存并对其进行跟踪。因此，内存句柄应以缓冲区的形式从主机应用程序中获取，然后再将它们返回给应用程序。现在，我打算使用STL Vectors，想知道它内部使用什么样的内存分配方式。

它是否内部使用 'new' 和 'delete' 函数？如果是，那么我可以重载 'new' 和 'delete' 函数吗？还是说我应该创建自己的模板分配器，但这对我来说可能有些困难，因为我在创建自定义模板方面经验不太丰富。

欢迎提出任何建议/示例代码。可以像这样从应用程序获取内存句柄：

void* bufferH = NULL;

bufferH = MemReg()->New_Mem_Handle(size_of_buffer);
MemReg()->Dispose_Mem_Handle(bufferH); //Dispose it

- rwb

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要创建自己的分配器，请参考Matt Austern的经典著作：http://www.drdobbs.com/184403759。 - sbi

@sbi：我还没有读过那个，但是记得在C++11中分配器语义发生了重大变化。你确定经典仍然适用于今天吗？这不是一个修辞问题，而是一个真正的问题。 - einpoklum

@einpoklum 那是一个6年前的评论。我们现在有两个新的标准版本，还有一个即将发布。当然，自那时以来可能已经发生了变化。 - sbi

Answer 1

默认情况下，vector 使用 std::allocator，而std::allocator 必须使用全局操作符 new（即::operator new(size_t)）来获取内存（参见20.4.1.1）。然而，并不需要每次调用 allocator::allocate时都调用它一次。

因此，如果您替换了全局操作符 new，则vector将使用它，虽然不一定以真正允许您的实现"高效地"管理内存的方式。您想要使用的任何特殊技巧理论上都可能被std::allocator以10MB块抓取内存并进行子分配的方式完全忽略。

如果您有特定的实现方法，请查看其vector的行为，这可能足够好，如果您计划的分配策略本质上是特定于平台的。

- Steve Jessop

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其他容器也可以从自定义分配器中受益。对于某些应用程序，池分配器可以大大提高基于节点的容器（如std::map）的性能。 - James McNellis

小对象分配也是Alexandrescu最喜欢的话题之一 - http://stackoverflow.com/questions/2707909/how-do-i-use-lokis-small-object-allocator - Steve Townsend

谢谢回复。我不应该使用“高效”这个词。我的意思是，该应用程序应该分配“所有”内存并跟踪它，无论其大小或效率如何。但从您的评论中看来，重载new和delete应该可以正常工作。 - rwb

Answer 2

STL容器在构造时使用它们被给予的分配器，其中包括使用operator new和operator delete的默认分配器。

如果您发现默认选项不适用于您，可以提供符合容器要求的自定义分配器。这里有一些实际示例（点击此处）。

我建议首先使用默认值来衡量性能，只有在确实需要优化时才进行。分配器抽象为您提供了一种相对干净的方法来微调，而无需进行重大重新设计。您如何使用vector可能比底层分配器更具性能影响（提前使用reserve()，避免在元素范围中间插入和删除，高效处理元素的复制构造-标准的警告）。

- Steve Townsend

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@James，@GMan：有几个具体的方面是未指定的，特别是std::allocator何时以及多久使用::operator new来获取内存，以及如何（甚至是否）使用hint参数。 - Jerry Coffin

@gutsblow - 如果这是您唯一的分配内存的路径，那么我看不出您如何避免编写自定义分配器来封装host_new_handle和host_dispose_handle API。 - Steve Townsend

那么，如果用封装了host_new_handle和host_dispose_handle的函数重载'new'和'delete'，这是否意味着STL也从这些函数中获取内存？ - rwb

是的，但我不确定这样的更改范围，因为您是主机应用程序中的库-请参见此处：https://dev59.com/bEvSa4cB1Zd3GeqPcCQB。为什么不创建自己的分配器-一个类模板，它包装`std::allocator`，但在类级别上重载`operator new和operator delete`？ - Steve Townsend

祝你好运 - 网上有很多模型，只需确保选择一个可行的跟随即可。 - Steve Townsend

Answer 3

std::vector 使用 unitialized_* 函数从原始内存中构造其元素（使用放置 new）。它使用创建时的任何分配器来分配存储空间，并且默认情况下，该分配器直接使用 ::operator new(size_t) 和 ::operator delete(void *p)（即不是类型特定的 operator new）。

- MSN

Answer 4

从这篇文章中，“分配器的概念最初是引入为不同内存模型提供抽象，以解决某些16位操作系统（如near、far等）上具有不同指针类型的问题”...

“标准提供了一个分配器，它在内部使用全局运算符'new'和'delete'”

作者还指出，分配器接口并不可怕。正如Neil Buchanan所说，“自己试试吧！”

- Rooke

Answer 5

实际上，std::allocator 已经针对相当大范围的大小对象进行了优化。它在分配许多小对象或许多大对象时并不是最佳选择。话虽如此，它也没有为多线程应用程序编写。

在尝试编写自己的分配器之前，我可以建议您如果您要使用多线程路线，请先查看Hoard分配器。（或者您也可以查看同样吸引人的Intel TBB页面。）

- wheaties