二级空间配置器

一级空间配置器：https://blog.csdn.net/qq_37964547/article/details/80474316

一、二级空间配置器

在前面文章中我们介绍了一级空间配置器的概念和实现，一级空间配置器的实现相对比较简单，直接封装了malloc（）和free（）函数，同时增加了处理机制et_malloc_handler() 。 一级空间配置器主要处理大于128字节的大块内存分配问题，当字节数小于128字节，我们就需要用到二级空间配置器进行空间申请；
STL默认是使用二级空间配置器。

1、二级空间配置器的配置方法

（1）如果申请的区块够大，超过128bytes时，就移交给一级配置器处理
（2）当区块小于128时，则以内存池(memory pool)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)。下次如在需要相同大小的内存需求时，就直接free lists中拔出。如果客户释放了小额区块时，就由配置器回收到free lists中。为了方便管理，SGI第二级配置器会主动将任何小额区块的内存扩充至8的倍数(比如申请20bytes，就会调整至24bytes)，并维护8,16,24,32,40,48,56,64,72,80,88,94,104,112,128bytes的对应大小的自由链表。

2、空间配置器结构图

3、具体实现过程

为了维护链表，需要额外的指针，为了避免造成另外一种额外的负担，这里采用了一种技术：用union表示链表节点结构：

union OBJ
{
    OBJ* _freeListLink; //指向下一个节点的指针
    char clientData[1]; //* The client sees this. */ 
};

4、void *Allocate（size_t n）函数解析

具体实现思想如下：
内存池有空间：
（1）内存池剩余空间完全满足20个区块的需求量，则直接取出对应大小的空间。
（2）内存池剩余空间不能完全满足20个区块的需求量，但是足够供应一个及一个以上的区块，则取出能够满足条件的区块个数的空间。
（3）内存池剩余空间不能满足一个区块的大小，则首先判断内存池中是否有残余零头内存空间，如果有则进行回收，将其编入free list；然后向heap申请空间，补充内存池。
heap申请空间：
（1）heap空间满足，空间分配成功。
（2）heap空间不足，malloc()调用失败。则搜寻适当的free_ list（适当的是指：尚有未用区块，并且区块足够大），调整以进行释放，将其编入内存池。然后递归调用chunk_alloc函数从内存池取空间供free list。
（3）搜寻free list释放空间也未能解决问题，这时候调用第一级配置器，利用out-of-memory机制尝试解决内存不足问题。如果可以就成功，否则排除bad_alloc异常。
Allocate函数代码：

static void *Allocate(size_t n)
{
    if (n > _MAX_BYTES)
        return MallocAllocTemplate<0>::Allocate(n);
    __TRACE_DEBUG("二级：%d\n", n);
    size_t index = FREELIST_INDEX(n);//找到对应下标位置
    if (NULL == _freeList[index])
    {
        __TRACE_DEBUG("二级：%d桶中没有可用空间，需要内存池补充\n", index);
        return ReFill(ROUND_UP(n)); //为free_list填充空间