我试图更好地理解C++中的std::allocator
,我遇到了这个问题,在我看来容器通常只使用一个分配器类(比如std::vector
)。我的问题是如何实现这样的分配器? 它是否像一个定期重新分配的堆栈? 如果没有,它是如何实际执行的?
缺省分配器是std::allocator
,只在需要时使用::operatornew
,因此没有什么特别之处。 这与自己为每个需要的对象执行new
和delete
大致相同。 您可以在标准中的[default.allocator]
下阅读有关它的更多信息。
分配器“接口”(实际上只是一组需求,在模板实例化期间强制执行)是这个过程的包装器,允许使用替代的内存供应方法。
例如,您可能提供的替代分配器可以实现内存池或其他特定于您需要的东西,从而减少诚实到善良的动态分配。
标准容器除了元素类型外,还有一个分配器类型作为模板参数(您通常不会注意到这一点!) 这就是您如何选择与该容器一起使用的替代实现。
在这些情况下,您通常会预先分配一些大的内存块,然后适时分配一些小的内存块。 从这个意义上说,这样的实现可以被认为是一种“堆中的堆”,但实际上没有任何理由需要给它提供堆语义。 它只需要遵守概念分配器的要求。
Josuttis先生在http://www.Josuttis.com/cppcode/allocator.html上举了一个(无聊的)例子; 我在此转载:
/* The following code example is taken from the book
* "The C++ Standard Library - A Tutorial and Reference"
* by Nicolai M. Josuttis, Addison-Wesley, 1999
*
* (C) Copyright Nicolai M. Josuttis 1999.
* Permission to copy, use, modify, sell and distribute this software
* is granted provided this copyright notice appears in all copies.
* This software is provided "as is" without express or implied
* warranty, and with no claim as to its suitability for any purpose.
*/
#include <limits>
#include <iostream>
namespace MyLib {
template <class T>
class MyAlloc {
public:
// type definitions
typedef T value_type;
typedef T* pointer;
typedef const T* const_pointer;
typedef T& reference;
typedef const T& const_reference;
typedef std::size_t size_type;
typedef std::ptrdiff_t difference_type;
// rebind allocator to type U
template <class U>
struct rebind {
typedef MyAlloc<U> other;
};
// return address of values
pointer address (reference value) const {
return &value;
}
const_pointer address (const_reference value) const {
return &value;
}
/* constructors and destructor
* - nothing to do because the allocator has no state
*/
MyAlloc() throw() {
}
MyAlloc(const MyAlloc&) throw() {
}
template <class U>
MyAlloc (const MyAlloc<U>&) throw() {
}
~MyAlloc() throw() {
}
// return maximum number of elements that can be allocated
size_type max_size () const throw() {
return std::numeric_limits<std::size_t>::max() / sizeof(T);
}
// allocate but don't initialize num elements of type T
pointer allocate (size_type num, const void* = 0) {
// print message and allocate memory with global new
std::cerr << "allocate " << num << " element(s)"
<< " of size " << sizeof(T) << std::endl;
pointer ret = (pointer)(::operator new(num*sizeof(T)));
std::cerr << " allocated at: " << (void*)ret << std::endl;
return ret;
}
// initialize elements of allocated storage p with value value
void construct (pointer p, const T& value) {
// initialize memory with placement new
new((void*)p)T(value);
}
// destroy elements of initialized storage p
void destroy (pointer p) {
// destroy objects by calling their destructor
p->~T();
}
// deallocate storage p of deleted elements
void deallocate (pointer p, size_type num) {
// print message and deallocate memory with global delete
std::cerr << "deallocate " << num << " element(s)"
<< " of size " << sizeof(T)
<< " at: " << (void*)p << std::endl;
::operator delete((void*)p);
}
};
// return that all specializations of this allocator are interchangeable
template <class T1, class T2>
bool operator== (const MyAlloc<T1>&,
const MyAlloc<T2>&) throw() {
return true;
}
template <class T1, class T2>
bool operator!= (const MyAlloc<T1>&,
const MyAlloc<T2>&) throw() {
return false;
}
}
和用法:
#include <vector>
#include "myalloc.hpp"
int main()
{
// create a vector, using MyAlloc<> as allocator
std::vector<int,MyLib::MyAlloc<int> > v;
// insert elements
// - causes reallocations
v.push_back(42);
v.push_back(56);
v.push_back(11);
v.push_back(22);
v.push_back(33);
v.push_back(44);
}
分配器只是为分配内存,释放内存,构造对象和销毁对象提供一种策略。
它们不提供重新分配内存(增加先前分配的内存区域的大小)的策略。 所以在所有容器中,如果必须增加内存:
vector
那样,分配一个新的更大的内存区域,复制其中的旧元素,然后释放以前的内存区域。