C++提供下面两种方法分配和释放未构造的原始内存
（1）allocator 类，它提供可感知类型的内存分配
（2）标准库中的 operator new 和 operator delete，它们分配和释放需要大小的原始未类型化的内存
C++ 还提供不同的方法在原始内存中构造和撤销对象
（1)std::allocator<T>::construct 在未构造内存中初始化对象，std::allocator<T>::destroy 在对象上运行适当的析构函数。
（2）定位 new 表达式（ placement new expression）,接受指向未构造内存的指针，并在该空间中初始化一个对象或一个数组。
（3）直接调用析构函数来撤销对象
（4）算法 uninitialized_fill 和 uninitialized_copy 像 fill 算法和 copy 算法一样执行，除了它们在目的地构造对象而不给对象赋值之外。
std::allocator<T>
allocator类将内存的分配及对象构造分开。分配及释放分别是 allocate 和 deallocate 。构造和析构分别是 construct 和 destroy。
std::vector<T>
标准库中的 vector 是一个动态数组。在使用时，vector 预先分配一块内存，当数据增长到预先分配的内存不够使用时，vector 采取的策略是重新分配 2 倍于当前 vector 容量大小的内存，并把所有数据复制到新地址处，旧地址所有数据进行析构，最后将这块旧的内存释放。
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1 template<class T> 2 classvector 3 { 4 public: 5 vector():elements(0),first_free(0),end(0){} 6 void push_back(const T&); 7 //… 8 private: 9 static std::allocator<T> alloc; 10 void reallocate(); 11 T* elements; 12 T* first_free; 13 T* end; 14 //… 15 };
elements 指向数组的第一个元素，first_free 指向第一个空闲的位置，end 指向数组最一个元素的下一个元素。
std::vector<T>::push_back(const T& t)
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1 tmplate <class T> 2 voidvector<T>::push_back(const T& t) 3 { 4 //are we out of space 5 if(first_free == end) 6 reallocate();// gets more space and copies existing elements to it 7 alloc.construct(first_free,t); 8 ++first_free; 9 } 10 tmplate <class T> 11 voidvector<T>::reallocate() 12 { 13 std::ptrdiff_t size = first_free – elements; 14 std::ptrdiff_t newcapacity =2* max(size,1); 15 16 T* newelements = alloc.allocate(newcapacity); 17 18 uninitialized_copy(elements,first_free,newelements); 19 20 for(T *p = first_free; p != elements;} 21 alloc.destroy(--p); 22 23 if(elements) 24 alloc.deallocate(elements,end-elements); 25 elements = newelements; 26 first_free = elements + size; 27 end = elements + newcapacity; 28 }
operator new 函数和 operator delete 函数
理解 new 表达式
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1 //new expression 2 string *sp =new string(“initialized”);
首先，该表达式调用名为 operator new 的标准库函数，分配足够大的原始的未类型化的内存；
接下来，运行该类型的一个构造函数，用指定初始化式构造对象；
最后，返回指向新分配并构造的对象的指针
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1 delete sp;
首先，对 sp 指向的对象运行适当的析构函数；
然后，通过调用名为 operator delete 的标准库函数释放该对象所用内存
operator new 和 operator delete 接口
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1 void*operator new(size_t); 2 void*operator new[](size_t); 3 void*operator new(std::size_t size,void* ptr)throw();//placement 4 5 void*operator delete(void*); 6 void*operator delete[](void*);
与 allocator 类的 allocate 和 deallocate 成员类似。
但是，operator new 和 operator delete 在 void* 指针而不是类型化的指针上进行操作。这就意味着，allocate 成员分配类型化的内存，不必计算以字节为单位的所需内存量，它们也可以避免对 operator new 的返回值进行强制类型转换
placement new 定位 new 表达式
placement new 在已分配的原始内存中初始化一个对象。它与 new 的其它版本的不同之处在于，它不分配内存。
定位 new 表达式的形式是：
new (place_address) type
new (place_address) type (initializer-list)
例：
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1 std::allocator<std::string> alloc; 2 string *sp = alloc.allocate(2);// allocate space to hold 2 strings 3 new(sp) string(b,e); 4 alloc.construct(sp +1， string(b,e));
总结
类特定的 new 和 delete
默认情况下， new 表达式通过调用由标准库定义的 operator new 版本分配内存。通过定义自己的名为 operator new 和 operator delete 的成员，类可以管理用于自身类型的内存。
编译器看到类类型的 new 或 delete 表达式的时候，它查看该类是否有 operator new 或 operator delete 成员，如果类定义（或者继承）了自己的成员 new 和 delete 函数，则使用那些函数为对象分配和释放内存；否则，调用这些函数的标准库版本。
一个内存分配器基类
通用策略：
预先分配一块原始内存来保存未构造的对象，创建新元素时，可以在一个预先分配的对象中构造；释放元素的时候，将它们放回预先分配对象的块中，而不是将内存实际返回给操作系统。
这种策略常被称为维持一个自由列表(freelist)。可以将自由列表实现为已分配但未构造的对象的链表。
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1 template<class T> 2 classCachedObj 3 { 4 public: 5 void*operatornew(std::size_t); 6 void*operatordelete(void*, std::size_t); 7 virtual~CachedObj(){} 8 protected: 9 T* next; 10 private: 11 staticvoid add_to_freelist(T*); 12 static std::allocator<T> alloc_mem; 13 static T* freeStore; 14 staticconst std::size_t chunk; 15 }
CacheObj 只是分配和管理已分配但未构造对象的自由列表。
定义 operator new，返回自由列表的下一个元素，并将该元素从自由列表中删除。当自由列表为空的时候，operator new 将分配新的原始内存。
定义 operator delete，在撤销对象时将元素放回自由列表。
实现：
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1 template<class T> 2 void*CachedObj<T>::operatornew(size_t sz) 3 { 4 if(sz !=sizeof(T)) returnnullptr; 5 if(!freeStore) 6 { 7 T* array = alloc_mem.allocate(chunk); 8 for(size_t i =0; I != chunk;++i) 9 add_to_freelist(&array[i]); 10 } 11 T*p = freeStore; 12 freeStore = freeSore->CachedObj<T>::next; 13 return p; 14 } 15 template<class T> 16 voidCachedObj<T>::add_to_freelist(T*p) 17 { 18 p->CachedObj<T>::next = freeStore; 19 freeStore = p; 20 } 21 template<class T> 22 voidCachedObj<T>::operatordelete(void*p) 23 { 24 if(p !=0) 25 add_to_freelist(static_cast<T*>(p)); 26 }
CachedObj 其实很像 linux 的链表。除掉 private 的 static 变量和一个虚表的指针，CachedObj 其实只维护一个 T* next。它的内存布局像这样：
当继承 CachedObj 类的时候，用来实例化 CachedObj 类的模板类型将是派生类型本身。
其实就是利用模板很巧妙地把 next 指针的类型设置成子类的类型。实例化出来的类仿佛本就是一个类，没有两个类拼凑的感觉，天衣无缝。
例如：
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1 template<classType> 2 classQueueItem: 3 publicCachedObj<QueueItem<Type>>{};
QueueItem 继承自 CachedObj，它的内存布局类似这样：
