讲个题外话，这用draw.io画出来的图，导出来后怎么这么糊涂啊，把缩放放大后确实清晰，但也很占地方啊！！
Arena的设计，在leveldb/util 下的arena.cc和arena.h中
上图中，我们可以看到，Arena类的设计。
1. 私有变量的含义
我们先讲解其中三个私有变量的含义，先暂时不讲memory_usage_。
char* alloc_ptr_;
char* alloc_bytes_remaining_;
vector<char*> blocks_;
其中blocks_为vector类型，存储char*的指针，指向内存池中固定大小的内存块——block
在leveldb中block的大小被设置为4096B，4KB
alloc_ptr_的含义是，某一个block中剩余空间的起始地址。alloc_bytes_remaining_是指，当前的block还有多少剩余空间。
Arena::Arena()
: alloc_ptr_(nullptr), alloc_bytes_remaining_(0), memory_usage_(0) {}
Arena::~Arena() {
for (int i = 0; i < blocks_.size(); i ++) {
delete[] blocks_[i];
}
}
从析构函数，我们可以看到，内存只有在程序退出时才一次性释放。
然后我们一次了解Arena中其他几个函数。
2. 细看函数
2.1 Allocate(size_t bytes)
首先回答，为什么用size_t，这个主要是保证跨平台的使用
不同机器，32位，64位不同。对应的int位数不同，用size_t可以保证良好的跨平台性。
inline char* Arena::Allocate(size_t bytes) {
assert(bytes > 0);
if (bytes <= alloc_bytes_remaining_) {
char* result = alloc_ptr_;
alloc_bytes_remaining_ -= bytes;
return result;
}
return AllocateFallback(bytes);
}
先不看AllocateFallback，我们只看Allocate
我们不考虑0字节分配，必须都大于等于0字节
如果需要的内存空间小于还拥有的剩余空间，就正常分配，否则调用AllocateFallback
2.2 AllocateFallback(size_t bytes)
char* Arena::AllocateFallback(size_t bytes) {
if (bytes > KBlockSize / 4) {
char* result = AllocateNewBlock(bytes);
return result;
}
alloc_ptr_ = AllocateNewBlock(KBlockSize);
alloc_bytes_remaining_ = KBlockSize;
char* result = alloc_ptr_;
alloc_ptr_ += bytes;
alloc_bytes_remaining_ -= bytes;
return result;
}
四分之一是个策略，目的是减少内存的浪费。
当前剩余空间不够且大于默认block（4KB）的四分之一，直接用需要的大小新开一片空间。
否则就开个默认4KB的大小，来进行分配。
2.3 AllocateNewBlock(size_t block_bytes)
char* Arena::AllocateNewBlock(size_t block_bytes) {
char* result = new char[block_bytes];
blocks_.push_back(result);
memory_usage_.fetch_add(block_bytes + sizeof(char*),
std::memory_order_relaxed);
return result;
}
std::memory_order_relaxed保证fetch_add操作的原子性。
一个从堆申请内存的函数，sizeof(char*)是额外需要的指针内存空间。
2.4 AllocateAligend(size_t bytes)
char* Arena::AllocateAligned(size_t bytes) {
const int align = (sizeof(void*) > 8) ? sizeof(void*) : 8;
//保证align是2的幂次数，不是的话，会报错
//static_assert 编译阶段的断言
static_assert((align & (align - 1)) == 0,
"Pointer size should be a power of 2");
// 计算当前 alloc_ptr_ 地址是否对齐
size_t current_mod = reinterpret_cast<uintptr_t>(alloc_ptr_) & (align - 1);
size_t slop = (current_mod == 0 ? 0 : align - current_mod); //没对齐的话，计算出需要的额外填充数
//总需求 = 申请的大小 + 填充对齐大小
size_t needed = bytes + slop;
char* result;
//当前剩余空间够用
if (needed <= alloc_bytes_remaining_) {
result = alloc_ptr_ + slop;
alloc_ptr_ += needed;
alloc_bytes_remaining_ -= needed;
} else {
// AllocateFallback always returned aligned memory
result = AllocateFallback(bytes);
}
//确保最终返回的是对齐的
//reinterpret_cast 把指针转化成整数类型，方便进行位运算
//uintptr 无符号整数类型 与 void*大小相同（4字节或8字节）
assert((reinterpret_cast<uintptr_t>(result) & (align - 1)) == 0);
return result;
}
这段内存对齐的分配是最难懂得。
sizeof(void*)是保证通用指针对齐。align代表对齐数，最小值为8，是为了通用性。
32b -> sizeof(void*) == 4 4B
64b -> sizeof(void*) == 8 8B
3. 疑问，解答
我在看源码的时候，就有疑问了，为什么leveldb不直接在开始时就new超级大一片空间呢！我直接new个1G空间，你要多少，我直接顺序给你呗，那多爽啊！
但深入了解，弊端很多。反而，这样需要一次默认4KB，超过四分之一，直接给你需要的空间确实有优势。
- 一次分配超大的空间，容易造成浪费。我明明只需要10KB，你直接来1G，浪费太多。而且要是程序不退出，一直占着内存。
- 多个Arena对象，每一个都先来个1G，那空间也不够用。
- 可能一般的计算机内存，没有超大的连续内存给你用啊！