在上一篇里面说到，vs 的标准分配器 std::allocator 并没有做内存管理。gnu的历史版本 2.9 中的标准分配器 std::allocator 也没有做内存管理，但是它提供的 extended allocator 中，std::alloc 就是一个做了内存管理的版本。在 gnu 新版本中，__gnu_cxx::__pool_alloc<_Ty> 就是 G2.9 的 std::alloc 的化身。
下面先分析以下 std::alloc 的运行模式，再下一篇分析具体代码。
不过先需要前三篇的基础：
数据结构
- 一个指针数组
free_list[16]，分别负责16条不同大小的 block，以 8 bytes 为间隔。比如 #0 负责 8 bytes 的 block，#3 负责 32 bytes 的 block。当客户端需要 size 大小的内存时，首先被调整到 8 的倍数，然后到free_list相应的位置索取。 - 当用户所索取的 block 大小超过了 free_list 所能提供的最大的大小也就是 128 字节时，会转而调用 malloc 函数。
- 以用户索取 size = 32 为例。如果 #3 位置上没有分配内存块，那么会一次性分配
20 * size * 2 + ROUNDUP()这么大的内存块 (以下称为 chunk)。其中前面的20 * size大小的内存块会被分割成 20 个 blocks，被串成链表，并且把第一块 block 返回给客户。剩下的20 * size + ROUND()大小的 chunk 会被用来当作 memory pool，其中有一个start_free和end_free指针分别指向这一块内存的首尾位置。这一块 memory pool 为下一次用户索取不同大小 size 的 block 做准备。ROUND() 是一个与当前分配内存总量相关的函数，下面再具体说明。 - 每一次对内存块进行切割成 block 串成链表，链表的长度不会超过 20。
- 除了所分配的一整块 chunk 的首尾 block 带有 cookie 之外，其余的都是 cookie free blocks。
实例分析
申请新的内存块
- 由于 此时 memory pool 为空，所以利用
malloc函数，向操作系统索取 32 * 20 * 2 + ROUNDUP (0 >> 4) = 1280 大小的 chunk。将前面的 640 bytes 大小切割成 20 个 block ，串成链表，并将第一个 block 返回给客户。 start_free和end_free指向剩余 640 bytes 相对应的位置。- 这里也可以看出，ROUNDUP 函数就是返回 当前已分配的内存总量 / 16 的结果。
- 由于此时 memory pool 有640 bytes 的余量，所以直接对这一块 chunk 进行切割。刚好能够切割 10 个 block (这也是为什么前面说，链表的长度最大为 20)。返回第一个 block。
- #3 和 # 7 所指向的内存块，在物理上是连续的，但是在逻辑上，是不连续的。
- 此时累计申请 1280 bytes，memory pool 余量为 0 byte
- 由于此时 memory pool 为空，又需要向操作系统索取 96 * 2 * 20 + ROUNDUP (1280 >> 4) = 3920 大小的 chunk。前 1920 串成链表，返回第一个，后 2000 作为 memory pool。
- 此时累计申请 5200 bytes，memory pool 余量为 2000 byte
客户端连续申请
内存碎片的处理
- 此时 memory pool 只有 80 bytes ，并不能够分出一个 104 bytes 的 block，此时就产生了内存碎片。对于内存碎片，会将它以一个单位大小的 block 拨给
free_list相对应的位置。比如再这里，会将这一块 80 bytes 的内存块拨给 #9 的位置。最后再来分配新的内存。
- 此时 memory pool 只有 168 bytes，只能分出 3 个 48 bytes 的 block，剩下的 24 bytes 作为 memory pool。
内存耗尽时
- 此时 memory pool 只有 24 bytes ，并不能够分出一个 72 bytes 的 block，这个时候又产生了内存碎片。相同的，首先将这 24 bytes 的内存块拨到 #2 位置。然后再来索取新的内存块。
- 假设此时由于内存耗尽，操作系统无法一次性给予 72 * 20 * 2 + ROUNDUP(9688 >> 4) 这么大的内存块。这个时候，它就会向距离它最近的，比 block size 大的内存链表中索取一块，从中切出 72 byte 的大小。这里 #9 位置正好有一个 block ，它就会被转接到 #8 位置上，原来 #9 的链表断开。其中前 72 bytes 被返回给客户，最后剩下的 8 bytes 作为 memory pool。最后的结果就是 #8 #9 位置的链表都为空了。
最终内存分配失败
- 此时操作系统的内存耗尽，无法获取新的内存。而且也没有可用的已经获得的内存链表。最终导致客户端内存分配失败。