STL 空间配置器 allocator<一>

本文解析了STL中空间配置器allocator的概念及其工作原理,包括构造与析构操作的具体实现方式,并通过代码示例详细介绍了construct()和destroy()等核心函数的功能。

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STL的操作对象(所有的数值)都存放在容器之中,而容器则需要配置空间以置放资料。最近在看侯捷的《STL源码剖析》,所以做了笔记。

为什么不说allocator是内存配置器而说他是空间配置器呢?
因为空间不一定是内存,空间也可以是磁盘或其他辅助存储介质。

一般意义上理解:
- 对象构造的分解: 对象内存开辟allocator | 对象构造 construct
- 对象析构的分解: 对象内存释放deallocate | 对象析构destroy

1.具备次配置力的SGI空间配置器

1.1 构造和析构:construct() 和 destroy()

/*构造construct*/
template <class T1, class T2>
inline void construct(T1* p, const T2& value)
{
    /*将初值value设定到指针所指空间上*/
    /*p是一块已知内存*/
    new (p) T1(value); // placement new 定位new
}

// destroy() 第1版本,接受1個指针。
template <class T>
inline void destroy(T* pointer) 
{
    pointer->~T(); // 调用dtor ~T()
}

// 以下是 destroy() 第2版本,接受两个迭代器。此函式設法找出元素的數值型別,
// 进而利用 __type_traits<> 求取最適當措施。
template <class ForwardIterator>
inline void destroy(ForwardIterator first, ForwardIterator last) {
__destroy(first, last, value_type(first));
}
// 判斷元素的數值型別( value type)是否有 trivial destructor
template <class ForwardIterator, class T>
inline void __destroy(ForwardIterator first, ForwardIterator last, T*)
{
typedef typename __type_traits<T>::has_trivial_destructor trivial_destructor;
__destroy_aux(first, last, trivial_destructor());
}
// 如果元素的數值型別( value type)有 non-trivial destructor…
template <class ForwardIterator>
inline void
__destroy_aux(ForwardIterator first, ForwardIterator last, __false_type) {
for ( ; first < last; ++first)
destroy(&*first);
}
// 如果元素的數值型別( value type)有 trivial destructor…
template <class ForwardIterator>
inline void __destroy_aux(ForwardIterator, ForwardIterator, __true_type) {}
// 以㆘是 destroy() 第㆓版本針對迭代器為 char* 和 wchar_t* 的特化版
inline void destroy(char*, char*) {}
inline void destroy(wchar_t*, wchar_t*) {}
### C++ 中空间配置器 `allocator` 的使用方法 #### 、基本概念 在 C++ 标准模板库 (STL) 中,`allocator` 是种用于管理动态内存分配和释放的工具。通过分离内存管理和对象生命周期管理的功能,使得容器可以更灵活高效地处理不同类型的资源[^3]。 #### 二、常用操作函数 - **allocate**: 请求块未初始化的新内存区域。 - **deallocate**: 归还之前由 allocate 获取到的内存给系统。 - **construct**: 构造位于指定位置上的新对象实例。 - **destroy**: 销毁已存在的对象而不释放其占用的空间。 这些成员函数的具体行为可能因具体实现而异,在某些情况下可能会有不同的优化策略或者额外功能支持[^1]。 #### 三、简单示例代码展示如何利用自定义 allocator 创建并销毁 vector 内部存储的数据项: ```cpp #include <iostream> #include <memory> #include <vector> // 自定义简单的 allocator 类型 template<typename T> class MyAlloc { public: using value_type = T; template<typename _Tp1> struct rebind { typedef MyAlloc<_Tp1> other; }; T* allocate(std::size_t n) { std::cout << "MyAlloc::allocate called\n"; return static_cast<T*>(::operator new(n * sizeof(T))); } void deallocate(T* p, std::size_t /*n*/) noexcept { std::cout << "MyAlloc::deallocate called\n"; ::operator delete(p); } }; int main(){ // 使用自定义 alloc 实例化 vector 容器 std::vector<int, MyAlloc<int>> vec; // 添加元素至向量中触发 construct 调用 vec.push_back(42); // 清除所有元素会调用 destroy 方法 vec.clear(); return 0; } ``` 上述程序展示了当往基于自定义 allocator 的 `std::vector` 插入数据时会发生什么;同样也说明了清除内容期间发生的动作[^2]。
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