本文基于侯捷先生的《STL源码剖析》，截图和注释版权均属于原作者所有。
本文中的源码部分直接拷贝自SGI-STL，部分代码删除了头部的版权注释，但代码版权属于原作者。
初看stl，很多代码都不是太懂，注释可能有很多错误，还请路过的各位大牛多多给予指导。
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这一部分的学习将按照《STL源码剖析》来记录。我下载的STL源码是http://www.sgi.com/tech/stl/download.html。

source code中包括STL标准头文件（无扩展名）、C++Standard HP STL头文件（如vector.h，deque.h.....）、SGI STL内部文件（stl_开头的文件）。

之前看到一篇文章【侯捷的《STL源码剖析》有点过时了】的一段（http://blog.163.com/dengminwen@126/blog/static/870226720097189486788/COLLCC=127888548&），不过有兴趣的继续学习gcc-3.4.*以后的版本代码，我认为侯捷老师的书和资料还是很实用的，所以我还继续跟着这本书学习。

本文从书中第二章开始学习--------------->空间配置器

根据STL的规范，以下是allocator的必要接口:
allocator::value_type

allocator::pointer

allocator::const_pointer

allocator::reference

allocator::const_reference

allocator::size_type

allocator::difference_type

allocator::rebind

一个嵌套的(nested)class template。class rebind<U>拥有唯一成员other，那是一个typedef,代表allocator<U>

allocator::allocator()

default constructor

allocator::allocator(const allocator&)

copy constructor

template <class U> allocator::allocator(const allocator<U>&)

泛化的copy construtor

allocator::~allocator()

destructor

pointer allocator::address(reference x)const

返回某个const 对象的地址。算式a.address(x)等同于&x

const_pointer allocator::allocate(size_type n,const void* = 0)

配置空间，足以存储n个T对象。第二个参数是个提示。实现上可能会利用它来增进区域性(locality)，或完全忽略之

void allocator::deallocate(pointer p,size_type n)

归还先前配置的空间

size_type allocator::max_size()const

返回可成功配置的最大量

void allocator::construct(pointer p,const T& x)

等同于new((void*) p)T(x)

void allocator::destroy(pointer p)

等同于p->~T()

在stl_alloc.h中定义了两级配置器，主要思想是申请大块内存池，小块内存直接从内存池中申请，当不够用时再申请新的内存池，还有就是大块内存直接申请。当申请空间大于128字节时调用第一级配置器，第一级配置器没有用operator::new和operator::delete来申请空间，而是直接调用malloc/free和realloc，并且实现了类似c++中new-handler的机制。所谓c++new handler机制是，你可以要求系统在内存配置需求无法被满足时，调用一个指定的函数。一旦::operator::new无法完成任务，在丢出std::bad_alloc异常状态之前，会先调用由客端指定的处理例程，该处理例程通常称为new-handler.new-handler解决内存做法有特定的模式。SGI第一级配置器的allocate()和realloc都是在调用malloc和realloc不成功后，改调用oom_malloc()和oom_realloc()，后两者都有内循环，不断调用"内存不足处理例程"，期望在某次调用之后，获得足够的内存而圆满完成任务。但如果“内存不足处理例程“并未被客端设定，oom_malloc()和oom_realloc便调用_THROW_BAD_ALLOC,丢出bad_alloc异常信息，或利用exit(1)硬生生中止程序。
在stl_alloc.h中定义的第二级配置器中，如果区块够大，超过128字节时，就移交给第一级配置器处理。当区块小于128字节时，则以内存池管理，此法又称为次层配置，每次配置一大块内存，并维护对应的自由链表(free-list)。下次若再有相同大小的内存需求，就直接从free-list中拔出。如果客端释还小额区块，就由配置器回收到free-lists中，另外，配置器除了负责配置，也负责回收。为了管理方便，SGI第二级配置器会主动将任何小额区块的内存需求量上调至8的倍数。并维护16个free-lists，各自管理大小分别为8，16，24，32，40，48，56，64，72，80，88，96，104，112，120，128 字节的小额区块。当申请小于等于128字节时就会检查对应的free list，如果free-list中有可用的区块，就直接拿来，如果没有，就准备为对应的free-list 重新填充空间。新的空间将取自内存池，缺省取得20个新节点，如果内存池不足（还足以一个以上的节点），就返回的相应的节点数.如果当内存池中连一个节点大小都不够时，就申请新的内存池,大小为2*total_bytes+ROUND_UP(heap_size>>4)，totoal_bytes 为申请的空间大小，ROUND_UP调整为8的倍数，heap_size为当前总申请内存池的大小。如果申请该内存池成功就把原来内存池中剩下的空间分配给适当的free-list.整个systemheap空间都不够了（以至无法为内存池注入源头活水），malloc()行动失败，就会四处寻找有无"尚有未用区块，且区块足够大 "之free lists.找到了就挖一块交出，找不到就调用第一级配置器。第一级配置器其实也是使用malloc来配置内存。但它有out-of-memory处理机制（类似new-handler机制），或许有机会释放其他的内存拿来此处使用。如果可以就成功，否则发出bad_alloc异常。

对于这一块疑问还是比较大，先把stl_alloc.h 源码放下面：

// Filename:    stl_alloc.h// Comment By:  凝霜
// E-mail:      mdl2009@vip.qq.com
// Blog:        http://blog.csdn.net/mdl13412// 特别说明: SGI STL的allocator在我的编译环境下不使用内存池
//          而其内存池不进行内存释放操作, 其释放时机为程序退出或者stack unwinding
//          由操作系统保证内存的回收/** Copyright (c) 1996-1997* Silicon Graphics Computer Systems, Inc.** Permission to use, copy, modify, distribute and sell this software* and its documentation for any purpose is hereby granted without fee,* provided that the above copyright notice appear in all copies and* that both that copyright notice and this permission notice appear* in supporting documentation.  Silicon Graphics makes no* representations about the suitability of this software for any* purpose.  It is provided "as is" without express or implied warranty.*//* NOTE: This is an internal header file, included by other STL headers.*   You should not attempt to use it directly.*/#ifndef __SGI_STL_INTERNAL_ALLOC_H
#define __SGI_STL_INTERNAL_ALLOC_H#ifdef __SUNPRO_CC
#  define __PRIVATE public
// SUN编译器对private限制过多, 需要开放权限
#else
#  define __PRIVATE private
#endif// 为了保证兼容性, 对于不支持模板类静态成员的情况, 使用malloc()进行内存分配
#ifdef __STL_STATIC_TEMPLATE_MEMBER_BUG
#  define __USE_MALLOC
#endif// 实现了一些标准的node allocator
// 但是不同于C++标准或者STL原始STL标准
// 这些allocator没有封装不同指针类型
// 事实上我们假定只有一种指针理性
// allocation primitives意在分配不大于原始STL allocator分配的独立的对象#if 0
#   include <new>
#   define __THROW_BAD_ALLOC throw bad_alloc
#elif !defined(__THROW_BAD_ALLOC)
#   include <iostream.h>
#   define __THROW_BAD_ALLOC cerr << "out of memory" << endl; exit(1)
#endif#ifndef __ALLOC
#   define __ALLOC alloc
#endif
#ifdef __STL_WIN32THREADS
#   include <windows.h>
#endif#include <stddef.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
#ifndef __RESTRICT
#  define __RESTRICT
#endif// 多线程支持
// __STL_PTHREADS       // GCC编译器
// _NOTHREADS           // 不支持多线程
// __STL_SGI_THREADS    // SGI机器专用
// __STL_WIN32THREADS   // MSVC编译器
#if !defined(__STL_PTHREADS) && !defined(_NOTHREADS) \&& !defined(__STL_SGI_THREADS) && !defined(__STL_WIN32THREADS)
#   define _NOTHREADS
#endif# ifdef __STL_PTHREADS// POSIX Threads// This is dubious, since this is likely to be a high contention// lock.   Performance may not be adequate.
#   include <pthread.h>
#   define __NODE_ALLOCATOR_LOCK \if (threads) pthread_mutex_lock(&__node_allocator_lock)
#   define __NODE_ALLOCATOR_UNLOCK \if (threads) pthread_mutex_unlock(&__node_allocator_lock)
#   define __NODE_ALLOCATOR_THREADS true
#   define __VOLATILE volatile  // Needed at -O3 on SGI
# endif
# ifdef __STL_WIN32THREADS// The lock needs to be initialized by constructing an allocator// objects of the right type.  We do that here explicitly for alloc.
#   define __NODE_ALLOCATOR_LOCK \EnterCriticalSection(&__node_allocator_lock)
#   define __NODE_ALLOCATOR_UNLOCK \LeaveCriticalSection(&__node_allocator_lock)
#   define __NODE_ALLOCATOR_THREADS true
#   define __VOLATILE volatile  // may not be needed
# endif /* WIN32THREADS */
# ifdef __STL_SGI_THREADS// This should work without threads, with sproc threads, or with// pthreads.  It is suboptimal in all cases.// It is unlikely to even compile on nonSGI machines.extern "C" {extern int __us_rsthread_malloc;}// The above is copied from malloc.h.  Including <malloc.h>// would be cleaner but fails with certain levels of standard// conformance.
#   define __NODE_ALLOCATOR_LOCK if (threads && __us_rsthread_malloc) \{ __lock(&__node_allocator_lock); }
#   define __NODE_ALLOCATOR_UNLOCK if (threads && __us_rsthread_malloc) \{ __unlock(&__node_allocator_lock); }
#   define __NODE_ALLOCATOR_THREADS true
#   define __VOLATILE volatile  // Needed at -O3 on SGI
# endif
# ifdef _NOTHREADS
//  Thread-unsafe
#   define __NODE_ALLOCATOR_LOCK
#   define __NODE_ALLOCATOR_UNLOCK
#   define __NODE_ALLOCATOR_THREADS false
#   define __VOLATILE
# endif__STL_BEGIN_NAMESPACE#if defined(__sgi) && !defined(__GNUC__) && (_MIPS_SIM != _MIPS_SIM_ABI32)
#pragma set woff 1174
#endif// Malloc-based allocator.  Typically slower than default alloc below.
// Typically thread-safe and more storage efficient.
#ifdef __STL_STATIC_TEMPLATE_MEMBER_BUG
# ifdef __DECLARE_GLOBALS_HEREvoid (* __malloc_alloc_oom_handler)() = 0;// g++ 2.7.2 does not handle static template data members.
# elseextern void (* __malloc_alloc_oom_handler)();
# endif
#endif// 一级配置器
template <int inst>
class __malloc_alloc_template
{
private:// 用于在设置了__malloc_alloc_oom_handler情况下循环分配内存,// 直到成功分配static void *oom_malloc(size_t);static void *oom_realloc(void *, size_t);// 如果编译器支持模板类静态成员, 则使用错误处理函数, 类似C++的set_new_handler()// 默认值为0, 如果不设置, 则内存分配失败时直接__THROW_BAD_ALLOC
#ifndef __STL_STATIC_TEMPLATE_MEMBER_BUGstatic void (* __malloc_alloc_oom_handler)();
#endifpublic:// 分配指定大小的内存(size_t n)， 如果分配失败, 则进入循环分配阶段// 循环分配前提是要保证正确设置了__malloc_alloc_oom_handlerstatic void * allocate(size_t n){void *result = malloc(n);if (0 == result) result = oom_malloc(n);return result;}// 后面的size_t是为了兼容operator delelestatic void deallocate(void *p, size_t /* n */){ free(p); }// 重新分配内存大小, 第二个参数是为了兼容operator newstatic void * reallocate(void *p, size_t /* old_sz */, size_t new_sz){void * result = realloc(p, new_sz);if (0 == result) result = oom_realloc(p, new_sz);return result;}// 设置错误处理函数, 返回原来的函数指针// 不属于C++标准规定的接口static void (* set_malloc_handler(void (*f)()))(){void (* old)() = __malloc_alloc_oom_handler;__malloc_alloc_oom_handler = f;return(old);}
};// malloc_alloc out-of-memory handling#ifndef __STL_STATIC_TEMPLATE_MEMBER_BUG
template <int inst>
void (* __malloc_alloc_template<inst>::__malloc_alloc_oom_handler)() = 0;
#endif// 如果设置了__malloc_alloc_oom_handler, 则首先执行错误处理函数, 然后循环分配直到成功
// 如果未设置__malloc_alloc_oom_handler, __THROW_BAD_ALLOC
template <int inst>
void * __malloc_alloc_template<inst>::oom_malloc(size_t n)
{void (* my_malloc_handler)();void *result;for (;;) {my_malloc_handler = __malloc_alloc_oom_handler;if (0 == my_malloc_handler) { __THROW_BAD_ALLOC; }(*my_malloc_handler)();result = malloc(n);if (result) return(result);}
}template <int inst>
void * __malloc_alloc_template<inst>::oom_realloc(void *p, size_t n)
{void (* my_malloc_handler)();void *result;for (;;) {my_malloc_handler = __malloc_alloc_oom_handler;if (0 == my_malloc_handler) { __THROW_BAD_ALLOC; }(*my_malloc_handler)();result = realloc(p, n);if (result) return(result);}
}// 这个版本的STL并没有使用non-type模板参数
typedef __malloc_alloc_template<0> malloc_alloc;// 这个类中的接口其实就是STL标准中的allocator的接口
// 实际上所有的SGI STL都使用这个进行内存配置
// 例如: stl_vector.h中
// template <class T, class Alloc = alloc>
// class vector
// {
//      ...
// protected:
//      typedef simple_alloc<value_type, Alloc> data_allocator;
//      ...
//};
template<class T, class Alloc>
class simple_alloc
{
public:static T *allocate(size_t n){ return 0 == n? 0 : (T*) Alloc::allocate(n * sizeof (T)); }static T *allocate(void){ return (T*) Alloc::allocate(sizeof (T)); }static void deallocate(T *p, size_t n){ if (0 != n) Alloc::deallocate(p, n * sizeof (T)); }static void deallocate(T *p){ Alloc::deallocate(p, sizeof (T)); }
};// Allocator adaptor to check size arguments for debugging.
// Reports errors using assert.  Checking can be disabled with
// NDEBUG, but it's far better to just use the underlying allocator
// instead when no checking is desired.
// There is some evidence that this can confuse Purify.
template <class Alloc>
class debug_alloc
{
private:enum {extra = 8};       // Size of space used to store size.  Note// that this must be large enough to preserve// alignment.public:// extra 保证不会分配为0的内存空间, 而且要保证内存对齐// 把分配内存的最前面设置成n的大小, 用于后面校验// 内存对齐的作用就是保护前面extra大小的数据不被修改static void * allocate(size_t n){char *result = (char *)Alloc::allocate(n + extra);*(size_t *)result = n;return result + extra;}// 如果*(size_t *)real_p != n则肯定发生向前越界static void deallocate(void *p, size_t n){char * real_p = (char *)p - extra;assert(*(size_t *)real_p == n);Alloc::deallocate(real_p, n + extra);}static void * reallocate(void *p, size_t old_sz, size_t new_sz){char * real_p = (char *)p - extra;assert(*(size_t *)real_p == old_sz);char * result = (char *)Alloc::reallocate(real_p, old_sz + extra, new_sz + extra);*(size_t *)result = new_sz;return result + extra;}
};# ifdef __USE_MALLOCtypedef malloc_alloc alloc;
typedef malloc_alloc single_client_alloc;# else// 默认的node allocator
// 如果有合适的编译器, 速度上与原始的STL class-specific allocators大致等价
// 但是具有产生更少内存碎片的优点
// Default_alloc_template参数是用于实验性质的, 在未来可能会消失
// 客户只能在当下使用alloc
//
// 重要的实现属性:
// 1. 如果客户请求一个size > __MAX_BYTE的对象, 则直接使用malloc()分配
// 2. 对于其它情况下, 我们将请求对象的大小按照内存对齐向上舍入ROUND_UP(requested_size)
// TODO: 待翻译
// 2. In all other cases, we allocate an object of size exactly
//    ROUND_UP(requested_size).  Thus the client has enough size
//    information that we can return the object to the proper free list
//    without permanently losing part of the object.
//// 第一个模板参数指定是否有多于一个线程使用本allocator
// 在一个default_alloc实例中分配对象, 在另一个deallocate实例中释放对象, 是安全的
// 这有效的转换其所有权到另一个对象
// 这可能导致对我们引用的区域产生不良影响
// 第二个模板参数仅仅用于创建多个default_alloc实例
// 不同容器使用不同allocator实例创建的node拥有不同类型, 这限制了此方法的通用性// Sun C++ compiler需要在类外定义这些枚举
#ifdef __SUNPRO_CC
// breaks if we make these template class members:enum {__ALIGN = 8};enum {__MAX_BYTES = 128};enum {__NFREELISTS = __MAX_BYTES/__ALIGN};
#endiftemplate <bool threads, int inst>
class __default_alloc_template
{
private:// Really we should use static const int x = N// instead of enum { x = N }, but few compilers accept the former.
# ifndef __SUNPRO_CCenum {__ALIGN = 8};enum {__MAX_BYTES = 128};enum {__NFREELISTS = __MAX_BYTES/__ALIGN};
# endif// 向上舍入操作// 解释一下, __ALIGN - 1指明的是实际内存对齐的粒度// 例如__ALIGN = 8时, 我们只需要7就可以实际表示8个数(0~7)// 那么~(__ALIGN - 1)就是进行舍入的粒度// 我们将(bytes) + __ALIGN-1)就是先进行进位, 然后截断// 这就保证了我是向上舍入的// 例如byte = 100, __ALIGN = 8的情况// ~(__ALIGN - 1) = (1 000)B// ((bytes) + __ALIGN-1) = (1 101 011)B// (((bytes) + __ALIGN-1) & ~(__ALIGN - 1)) = (1 101 000 )B = (104)D// 104 / 8 = 13, 这就实现了向上舍入// 对于byte刚好满足内存对齐的情况下, 结果保持byte大小不变// 记得《Hacker's Delight》上面有相关的计算// 这个表达式与下面给出的等价// ((((bytes) + _ALIGN - 1) * _ALIGN) / _ALIGN)// 但是SGI STL使用的方法效率非常高static size_t ROUND_UP(size_t bytes){return (((bytes) + __ALIGN-1) & ~(__ALIGN - 1));}
__PRIVATE:// 管理内存链表用// 为了尽最大可能减少内存的使用, 这里使用一个union// 如果使用第一个成员, 则指向另一个相同的union obj// 而如果使用第二个成员, 则指向实际的内存区域// 这样就实现了链表结点只使用一个指针的大小空间, 却能同时做索引和指向内存区域// 这个技巧性非常强, 值得学习union obj{union obj * free_list_link;char client_data[1];    /* The client sees this.        */};
private:
# ifdef __SUNPRO_CCstatic obj * __VOLATILE free_list[];// Specifying a size results in duplicate def for 4.1
# else// 这里分配的free_list为16// 对应的内存链容量分别为8, 16, 32 ... 128static obj * __VOLATILE free_list[__NFREELISTS];
# endif// 根据待待分配的空间大小, 在free_list中选择合适的大小static  size_t FREELIST_INDEX(size_t bytes){return (((bytes) + __ALIGN-1)/__ALIGN - 1);}// Returns an object of size n, and optionally adds to size n free list.static void *refill(size_t n);// Allocates a chunk for nobjs of size "size".  nobjs may be reduced// if it is inconvenient to allocate the requested number.static char *chunk_alloc(size_t size, int &nobjs);// 内存池static char *start_free;      // 内存池起始点static char *end_free;        // 内存池结束点static size_t heap_size;      // 已经在堆上分配的空间大小// 下面三个条件编译给多线程条件下使用的锁提供必要支持
# ifdef __STL_SGI_THREADSstatic volatile unsigned long __node_allocator_lock;static void __lock(volatile unsigned long *);static inline void __unlock(volatile unsigned long *);
# endif# ifdef __STL_PTHREADSstatic pthread_mutex_t __node_allocator_lock;
# endif# ifdef __STL_WIN32THREADSstatic CRITICAL_SECTION __node_allocator_lock;static bool __node_allocator_lock_initialized;public:__default_alloc_template() {// This assumes the first constructor is called before threads// are started.if (!__node_allocator_lock_initialized) {InitializeCriticalSection(&__node_allocator_lock);__node_allocator_lock_initialized = true;}}private:
# endif// 用于多线程环境下锁定操作用class lock{public:lock() { __NODE_ALLOCATOR_LOCK; }~lock() { __NODE_ALLOCATOR_UNLOCK; }};friend class lock;public:/* n must be > 0      */static void * allocate(size_t n){obj * __VOLATILE * my_free_list;obj * __RESTRICT result;// 如果待分配对象大于__MAX_BYTES, 使用一级配置器分配if (n > (size_t) __MAX_BYTES) {return(malloc_alloc::allocate(n));}my_free_list = free_list + FREELIST_INDEX(n);// Acquire the lock here with a constructor call.// This ensures that it is released in exit or during stack// unwinding.
#       ifndef _NOTHREADS/*REFERENCED*/lock lock_instance;
#       endifresult = *my_free_list;// 如果是第一次使用这个容量的链表, 则分配此链表需要的内存// 如果不是, 则判断内存吃容量, 不够则分配if (result == 0) {void *r = refill(ROUND_UP(n));return r;}*my_free_list = result -> free_list_link;return (result);};/* p may not be 0 */static void deallocate(void *p, size_t n){obj *q = (obj *)p;obj * __VOLATILE * my_free_list;// 对于大于__MAX_BYTES的对象, 因为采用的是一级配置器分配, 所以同样使用一级配置器释放if (n > (size_t) __MAX_BYTES) {malloc_alloc::deallocate(p, n);return;}my_free_list = free_list + FREELIST_INDEX(n);// acquire lock
#       ifndef _NOTHREADS/*REFERENCED*/lock lock_instance;
#       endif /* _NOTHREADS */q -> free_list_link = *my_free_list;*my_free_list = q;// lock is released here}static void * reallocate(void *p, size_t old_sz, size_t new_sz);
} ;typedef __default_alloc_template<__NODE_ALLOCATOR_THREADS, 0> alloc;
typedef __default_alloc_template<false, 0> single_client_alloc;// 每次分配一大块内存, 防止多次分配小内存块带来的内存碎片
// 进行分配操作时, 根据具体环境决定是否加锁
// 我们假定要分配的内存满足内存对齐要求
template <bool threads, int inst>
char*
__default_alloc_template<threads, inst>::chunk_alloc(size_t size, int& nobjs)
{char * result;size_t total_bytes = size * nobjs;size_t bytes_left = end_free - start_free;  // 计算内存池剩余容量// 如果内存池中剩余内存>=需要分配的内内存, 返回start_free指向的内存块,// 并且重新设置内存池起始点if (bytes_left >= total_bytes) {result = start_free;start_free += total_bytes;return(result);}// 如果内存吃中剩余的容量不够分配, 但是能至少分配一个节点时,// 返回所能分配的最多的节点, 返回start_free指向的内存块// 并且重新设置内存池起始点else if (bytes_left >= size) {nobjs = bytes_left/size;total_bytes = size * nobjs;result = start_free;start_free += total_bytes;return(result);}// 内存池剩余内存连一个节点也不够分配else {size_t bytes_to_get = 2 * total_bytes + ROUND_UP(heap_size >> 4);// 将剩余的内存分配给指定的free_list[FREELIST_INDEX(bytes_left)]if (bytes_left > 0) {obj * __VOLATILE * my_free_list =free_list + FREELIST_INDEX(bytes_left);((obj *)start_free) -> free_list_link = *my_free_list;*my_free_list = (obj *)start_free;}start_free = (char *)malloc(bytes_to_get);// 分配失败, 搜索原来已经分配的内存块, 看是否有大于等于当前请求的内存块if (0 == start_free) {int i;obj * __VOLATILE * my_free_list, *p;// Try to make do with what we have.  That can't// hurt.  We do not try smaller requests, since that tends// to result in disaster on multi-process machines.for (i = size; i <= __MAX_BYTES; i += __ALIGN) {my_free_list = free_list + FREELIST_INDEX(i);p = *my_free_list;// 找到了一个, 将其加入内存池中if (0 != p) {*my_free_list = p -> free_list_link;start_free = (char *)p;end_free = start_free + i;// 内存池更新完毕, 重新分配需要的内存return(chunk_alloc(size, nobjs));// Any leftover piece will eventually make it to the// right free list.}}// 再次失败, 直接调用一级配置器分配, 期待异常处理函数能提供帮助// 不过在我看来, 内存分配失败进行其它尝试已经没什么意义了,// 最好直接log, 然后让程序崩溃end_free = 0;	// In case of exception.start_free = (char *)malloc_alloc::allocate(bytes_to_get);}heap_size += bytes_to_get;end_free = start_free + bytes_to_get;// 内存池更新完毕, 重新分配需要的内存return(chunk_alloc(size, nobjs));}
}// 返回一个大小为n的对象, 并且加入到free_list[FREELIST_INDEX(n)]
// 进行分配操作时, 根据具体环境决定是否加锁
// 我们假定要分配的内存满足内存对齐要求
template <bool threads, int inst>
void* __default_alloc_template<threads, inst>::refill(size_t n)
{int nobjs = 20;char * chunk = chunk_alloc(n, nobjs);obj * __VOLATILE * my_free_list;obj * result;obj * current_obj, * next_obj;int i;// 如果内存池仅仅只够分配一个对象的空间, 直接返回即可if (1 == nobjs) return(chunk);// 内存池能分配更多的空间my_free_list = free_list + FREELIST_INDEX(n);// 在chunk的空间中建立free_listresult = (obj *)chunk;*my_free_list = next_obj = (obj *)(chunk + n);for (i = 1; ; i++) {current_obj = next_obj;next_obj = (obj *)((char *)next_obj + n);if (nobjs - 1 == i) {current_obj -> free_list_link = 0;break;} else {current_obj -> free_list_link = next_obj;}}return(result);
}template <bool threads, int inst>
void*
__default_alloc_template<threads, inst>::reallocate(void *p,size_t old_sz,size_t new_sz)
{void * result;size_t copy_sz;// 如果old_size和new_size均大于__MAX_BYTES, 则直接调用realloc()// 因为这部分内存不是经过内存池分配的if (old_sz > (size_t) __MAX_BYTES && new_sz > (size_t) __MAX_BYTES) {return(realloc(p, new_sz));}// 如果ROUND_UP(old_sz) == ROUND_UP(new_sz), 内存大小没变化, 不进行重新分配if (ROUND_UP(old_sz) == ROUND_UP(new_sz)) return(p);// 进行重新分配并拷贝数据result = allocate(new_sz);copy_sz = new_sz > old_sz? old_sz : new_sz;memcpy(result, p, copy_sz);deallocate(p, old_sz);return(result);
}#ifdef __STL_PTHREADStemplate <bool threads, int inst>pthread_mutex_t__default_alloc_template<threads, inst>::__node_allocator_lock= PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
#endif#ifdef __STL_WIN32THREADStemplate <bool threads, int inst> CRITICAL_SECTION__default_alloc_template<threads, inst>::__node_allocator_lock;template <bool threads, int inst> bool__default_alloc_template<threads, inst>::__node_allocator_lock_initialized= false;
#endif#ifdef __STL_SGI_THREADS
__STL_END_NAMESPACE
#include <mutex.h>
#include <time.h>
__STL_BEGIN_NAMESPACE
// Somewhat generic lock implementations.  We need only test-and-set
// and some way to sleep.  These should work with both SGI pthreads
// and sproc threads.  They may be useful on other systems.
template <bool threads, int inst>
volatile unsigned long
__default_alloc_template<threads, inst>::__node_allocator_lock = 0;#if __mips < 3 || !(defined (_ABIN32) || defined(_ABI64)) || defined(__GNUC__)
#   define __test_and_set(l,v) test_and_set(l,v)
#endiftemplate <bool threads, int inst>
void
__default_alloc_template<threads, inst>::__lock(volatile unsigned long *lock)
{const unsigned low_spin_max = 30;  // spin cycles if we suspect uniprocessorconst unsigned high_spin_max = 1000; // spin cycles for multiprocessorstatic unsigned spin_max = low_spin_max;unsigned my_spin_max;static unsigned last_spins = 0;unsigned my_last_spins;static struct timespec ts = {0, 1000};unsigned junk;
#   define __ALLOC_PAUSE junk *= junk; junk *= junk; junk *= junk; junk *= junkint i;if (!__test_and_set((unsigned long *)lock, 1)) {return;}my_spin_max = spin_max;my_last_spins = last_spins;for (i = 0; i < my_spin_max; i++) {if (i < my_last_spins/2 || *lock) {__ALLOC_PAUSE;continue;}if (!__test_and_set((unsigned long *)lock, 1)) {// got it!// Spinning worked.  Thus we're probably not being scheduled// against the other process with which we were contending.// Thus it makes sense to spin longer the next time.last_spins = i;spin_max = high_spin_max;return;}}// We are probably being scheduled against the other process.  Sleep.spin_max = low_spin_max;for (;;) {if (!__test_and_set((unsigned long *)lock, 1)) {return;}nanosleep(&ts, 0);}
}template <bool threads, int inst>
inline void
__default_alloc_template<threads, inst>::__unlock(volatile unsigned long *lock)
{
#   if defined(__GNUC__) && __mips >= 3asm("sync");*lock = 0;
#   elif __mips >= 3 && (defined (_ABIN32) || defined(_ABI64))__lock_release(lock);
#   else*lock = 0;// This is not sufficient on many multiprocessors, since// writes to protected variables and the lock may be reordered.
#   endif
}
#endif// 内存池起始位置
template <bool threads, int inst>
char *__default_alloc_template<threads, inst>::start_free = 0;
// 内存池结束位置
template <bool threads, int inst>
char *__default_alloc_template<threads, inst>::end_free = 0;template <bool threads, int inst>
size_t __default_alloc_template<threads, inst>::heap_size = 0;
// 内存池容量索引数组
template <bool threads, int inst>
__default_alloc_template<threads, inst>::obj * __VOLATILE
__default_alloc_template<threads, inst> ::free_list[
# ifdef __SUNPRO_CC__NFREELISTS
# else__default_alloc_template<threads, inst>::__NFREELISTS
# endif
] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, };
// The 16 zeros are necessary to make version 4.1 of the SunPro
// compiler happy.  Otherwise it appears to allocate too little
// space for the array.# ifdef __STL_WIN32THREADS// Create one to get critical section initialized.// We do this onece per file, but only the first constructor// does anything.static alloc __node_allocator_dummy_instance;
# endif#endif /* ! __USE_MALLOC */#if defined(__sgi) && !defined(__GNUC__) && (_MIPS_SIM != _MIPS_SIM_ABI32)
#pragma reset woff 1174
#endif__STL_END_NAMESPACE#undef __PRIVATE#endif /* __SGI_STL_INTERNAL_ALLOC_H */// Local Variables:
// mode:C++
// End:

伪代码流程：

// 算法：allocate
// 输入：申请内存的大小size
// 输出：若分配成功，则返回一个内存的地址，否则返回NULL
{if(size 大于 128)启动第一级分配器直接调用malloc分配所需的内存并返回内存地址；else{将size向上round up成8的倍数并根据大小从free_list中取对应的表头free_list_headif(free_list_head 不为空){从该列表中取下第一个空闲块并调整free_list,返回free_list_head}else{调用refill算法建立空闲块列表并返回所需的内存地址}}
}// 算法：refill
// 输入：内存块的大小size
// 输出：建立空闲块链表并返回第一个可用的内存地址
{调用chunk_alloc算法分配若干个大小为size的连续内存区域并返回起始地址chunk和成功分配的块数nobjif(块数为1)直接返回 chunk;else{开始在chunk地址块中建立free_list根据size取free_list中对应的表头元素free_list_head 将free_list_head 指向chunk中偏移起始地址为size的地址处，即free_list_head = (obj*)(chunk+size)再将整个chunk中剩下的nobj-1个内存块串联起来构成一个空闲列表返回chunk，即chunk中第一个空闲的内存块}
}// 算法：chunk_alloc
// 输入：内存块的大小size,预分配的内存块数nobj(以引用传递)
// 输出：一块连续的内存区域的地址和该区域内可以容纳的内存块的块数
{计算总共所需的内存大小total_bytesif(内存池足以分配，即end_free-start_free >= total_bytes){则更新start_free返回旧的start_free}else if(内存池不够分配nobj个内存块，但至少可以分配一个){计算可以分配的内存块数并修改nobj更新start_free并返回原来的start_free}else     // 内存池连一个内存块都分配不了{先将内存池的内存块链入到对应的free_list中后调用malloc操作重新分配内存池，大小为2倍的total_bytes为附加量，start_free指向返回的内存地址if(分配不成功){if(16个空闲列表中尚有空闲块)尝试将16个空闲列表中空闲块回收到内存池中再调用chunk_alloc(size,nobj)else调用第一级分配器尝试out of memory机制是否还有用}更新end_free为start_free+total_bytes，heap_size为2倍的total_bytes调用chunk_alloc(size,nobj)}
}// 算法：deallocate
// 输入：需要释放的内存块地址p和大小size
{if(size 大于128字节)直接调用free(p)释放else{将size向上取8的倍数，并据此获取对应的空闲列表表头指针free_list_head调整free_list_head将p链入空闲列表块中}
}

详细解释：

http://blog.csdn.net/liu1064782986/article/details/7637973

http://www.cnblogs.com/guyan/archive/2012/09/10/2678606.html