Extra Cookies

上一篇提到过，第二级 alloc 在分配大于 128 bytes 的时候，直接使用第一级 alloc，如果小于 128 bytes 才采用内存池的方式进行内存分配。

分配过程是这样的，每次分配一大块内存，存到一个 free list 中，下次 client 若再有相同大小的内存要求，就直接从这个 free list 中划出，内存释放时，则直接回收到对应的 list 中。为了管理的方便，实际分配的大小都被调整为 8 的倍数，所以有 16 个 free lists，分别为 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56, 64, 72, 80, 88, 96, 104, 112, 120, 128 bytes。例如需要 20 bytes，将会被自动调整为 24 bytes。free lists 的结构如下

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enum {_ALIGN = 8};
enum {_MAX_BYTES = 128};
enum {_NFREELISTS = 16}; // _MAX_BYTES/_ALIGN

union _Obj {
      union _Obj* _M_free_list_link;
      char _M_client_data[1];    /* The client sees this.        */
};

private:
    static _Obj* __STL_VOLATILE _S_free_list[_NFREELISTS];

为了节省内存使用，使用 union 结构，这个设计很巧妙，每一个元素（内存区域对象）即可以当作下一个元素的指针，例如后面代码中的 result -> _M_free_list_link，也可以当作该元素的值，例如 *__my_free_list。整个 free lists 的结构便是一串使用后者的元素构成的节点，每个节点的值是使用前者构成的单向链表的首地址。

首先来看 allocate 的过程

在分析了对象的构建和析构之后，我们接着看对象构建所基于的内存空间是如何分配和释放的。这一功能是由 stl_alloc 提供的。之前提到过 allocate，在 SGI STL 中是不使用的，因为其只是对 new 和 delete 进行了简单的封装，并且加上了这段代码

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set_new_handler(0);

这个函数用来指定如果内存分配失败时的 callback 函数，定义如下

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typedef void (*new_handler)();
new_handler set_new_handler(new_handler p) throw();

使用时参数传入 NULL(0) 则表示卸除 new_handler，也就意味着如果 ::operator new 分配内存失败，则会抛出 std::bad_alloc 类型的异常。

在做单元测试过程中，经常需要对被测程序的一些函数实现 stub，下面三个文件

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// product.c
#include <stdio.h>
void lib_pro()
{
    printf("I'm in lib\n");
}
// user.c
int main(int argc, char *argv[])
{
    lib_pro();
    return 0;
}
// stub.c
#include <stdio.h>
void lib_pro()
{
    printf("I am in fake lib\n");
}

product.c 为产品代码提供 lib_pro 函数，user.c 为使用者，可以当作 UT 测试函数，stub.c 提供 lib_pro 函数的另一个定义。

通常，为了使用 stub，需要在测试时将 user.c 产生的 user.o 和 stub.c 产生的 stub.o 链接在一起，这样，每当要给某一个文件加 stub 时，都需要替换链接，有没有什么办法可以自动进行这一工作，如果有 stub，就链接 stub，如果没有，就链接产品代码。

当然有，

使用 Emacs 大概也有大半年了，越用越觉得它的强大，始终都有惊喜，每次看到一个功能，心中想：Emacs 可以吗？答案真的往往会是 Yes!

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(defun factorial (n)
   (if (<= n 1)
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       (* n (factorial (- n 1)))))

上面这种充满括号的奇怪的语言叫 Lisp，它是仅次于 Fortran 的最老的高级程序设计语言，名称来源于 LISt Processing，它有两个方言，分别是 Common Lisp 和 Scheme。 Emacs lisp (elisp) 来源于 Common Lisp。使用 Emacs，如果不能自己打造适合自己的功能，虽然仍然可以享受 Emacs 带来的流畅和便利，但却会与另一种乐趣失之交臂，这篇文章简要叙述 elisp 的基本概念和语法。

Hello World

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(message "Hello, World!")

C++中，我们熟悉的对象的创建和释放过程如下：

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class Thing
{
   ...
};

...

Thing *pt = new Thing;
delete pt;

代码中 new 完成两部分动作，1. 调用 ::operator new 分配对象所占内存空间，2. 调用 Thing 构造函数初始化对象内容。delete 也完成两部分动作，1. 调用析构函数清除对象内容，2. 调用 ::operator delete 释放内存空间。

STL 将这两部分动作分离了开来，内存分配由 alloc:allocate() 负责，释放由 alloc:deallocate() 负责，对象构造和析构依次由 ::contruct() 和 ::destroy() 负责。

具体实现位于 stl_alloc.h, stl_contruct.h, stl_uninitialized.h 中，stl_alloc.h 负责内存分配，stl_contruct.h 负责对象构建和析构，stl_uninitialized.h 提供一系列全局函数来进行内存填充 (fill) 和拷贝 (copy)。其实 alloc 并不符合标准规范，而应该是 allocator，位于 stl_defalloc.h 中。

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template <class Iterator, class T>
Iterator find(Iterator first, Iterator last, const T& value)
{
    while (first != last && *first != value)
        ++first;
    return first;
}

上面是 C++ 中一个普通的模板函数，调用的时候直接将特定类型变量当参数传入就行，这段程序运用了 Generic Programming（泛型编程/GP）。

GP 要求函数尽量一般化，假设参数可适用于任何范畴，那么函数 find 到底有多一般化？

输入条件，对于类型 Iterator，首先能够以 operator “*” 来操作提取其指向区域的值，并且可以用 operator “++” 来移至下一个 Iterator 对象…

为了表示输入条件，假定 Iterator 必须是一个 iterator，在这个地方 iterator 没有其他意思，只是我们定义出来的一个概念，用来指定一组描述某个类型的条件。

印度官方旅游广告词是 Incredible India!

不管之前怎么看待这个国家，身临其境总是会想起这句话，当然语调的不同可以表述截然相反的感受。

Paging

Paging unit 用来将 linear address 转换为 physical address，为了高效，linear address 按照一定的长度被分为若干组，称为 pages，并且，内存也被分为各个定长的 page frame (physical pages)，page 和 page frame 的长度是一样的，前者表示一块数据，它可以储存在 page frame 或者硬盘中。

在 paging unit 开始工作之前，kernel 先初始化 page tables，这是一个用来映射 linear address 到 physical address 的表。

Linear address 由三部分组成：

• Directory，10 bits
• Table，10 bits
• Offset，12 bits

这一个系列将会详细的介绍 Linux kernel 内存管理机制。

使用特定内存地址就可以访问某一块内存单元，为了实现有效的寻址，操作系统将一系列繁琐的操作隐藏了起来，内存地址按照不同的抽象层次分为如下三种：

1. Logical address: 标识运算符或者程序指令的地址，由段号 (segment selector) 和偏移量 (offset) 组成。
2. Linear address: 32位的无符号整型数，可以用来表示最大4GB地址空间。
3. Physical address：内存物理单元的地址。

CPU 控制单元通过 Segmentation Unit 将 Logical address 转换为 Linear address，而后，再通过 paging unit 将 linear address 转换为 physical address，至此，特定地址的访问行为完成。

Segmentation Unit