allocator类

本文详细介绍了C++ STL中allocator类的功能与使用方法,并通过示例展示了如何利用allocator类进行内存分配与对象构造,同时解释了allocator与new关键字的区别。

allocator类就像C中的malloca函数,却不像是C中的new关键字,因为new关键字和allocator做的事情不同:

1.allocator只是分配内存

2.new关键字先分配对象,再构造一个对象。

所以说,allocator使得内存分配和创建对象分隔开来了。

用allocator类一般需要经过以下几步:

1.调用allocator开辟一块内存。

2.调用construct函数在该内存构造对象。

3.使用内存 中的对象。

4.调用destroy函数将内存中的对象释放。

5.调用deallocate函数将内存返还给系统。

例子:

allocator<string> alloc;   //创建一个allocator对象
	auto p = alloc.allocate(3);  //分配10个string类型的内存空间
	auto q = p;
	alloc.construct(q,"hello");
	alloc.construct(++q,"world");
	alloc.construct(++q,"huang");
	for_each(p,p+3,[](const string& word){cout<<word<<endl;});
	cout<<*(p+2)<<endl;  //打印huang
	while( q != p )
		alloc.destroy(q--);
	cout<<*(p+2)<<endl;   //这行代码添加进去将不会打印huang,因为对象已经被释放,指向的内存已经不存在这个对象了。
	alloc.deallocate(p,3);
	//cout<<*(p+2)<<endl;   //如果将本行代码添加进去将会产生错误。


另外,STL算法库还提供其他几个函数:

uninitialized_copy,uninitialized_copy_n,uninitialized_fill,uninitialized_fill_n

这几个函数的作用就是给为初始化的内存进行赋值。

uninitialized_copy:

例子:

	vector<string> TempVe(3,"hello");
	allocator<string> NewAlloc;
	auto Newp = NewAlloc.allocate(4);
	auto Newq = Newp;
	uninitialized_copy(TempVe.begin(),TempVe.end(),Newp);
	cout<<endl;
	for_each(Newp,Newp+3,[](const string& word){cout<<word<<endl;});



<think>在C++中,allocator(分配器)是一个重要的概念,它用于管理内存的分配和释放。allocator是一个模板,它提供了一种标准化的方式来分配、构造、销毁和释放对象。allocator内存分配和对象构造分离开来,将对象析构和内存释放分离开来,从而提供了更高的灵活性和效率。 标准库中的容器(如vector, list, map等)都使用allocator来管理它们的内存。默认情况下,它们使用std::allocator,但也可以自定义allocator以满足特定的需求。 ### 为什么需要allocator? 1. **分离内存分配和对象构造**:allocator允许我们先分配一块原始内存,然后在需要的时候再构造对象。这样可以避免不必要的对象构造和析构,提高性能。 2. **分离对象析构和内存释放**:同样,我们可以先销毁对象,然后再释放内存,这样可以在对象销毁后重新使用内存。 3. **自定义内存管理**:通过自定义allocator,我们可以控制容器如何分配和释放内存。例如,我们可以使用内存池、共享内存等特殊的内存管理策略。 ### allocator的基本操作 C++标准库中定义的allocator模板(std::allocator)提供了以下主要操作: - `allocate(size_type n)`: 分配足够存储n个对象的原始内存,返回指向这块内存的指针。 - `deallocate(pointer p, size_type n)`: 释放之前分配的内存,p是allocate返回的指针,n是分配时的大小。 - `construct(pointer p, Args&&... args)`: 在指针p指向的内存中构造一个对象,使用args参数进行构造(C++17后已移除,建议使用placement new)。 - `destroy(pointer p)`: 销毁指针p指向的对象,但不释放内存(C++17后已移除,建议直接调用析构函数)。 注意:在C++17中,construct和destroy成员函数被移除了,因为我们可以使用更通用的placement new和显式析构函数调用来实现相同的功能。 ### 示例代码 下面是一个使用std::allocator的简单示例: ```cpp #include <memory> #include <iostream> struct MyClass { int data; MyClass(int d) : data(d) { std::cout << "Constructing MyClass with data=" << data << std::endl; } ~MyClass() { std::cout << "Destroying MyClass with data=" << data << std::endl; } }; int main() { // 创建一个allocator对象,用于管理MyClass型的内存 std::allocator<MyClass> alloc; // 分配足够存储5个MyClass对象的内存 const size_t n = 5; MyClass* p = alloc.allocate(n); // 在分配的内存中构造对象 for (size_t i = 0; i < n; ++i) { // 使用placement new构造对象,因为C++17后移除了construct new (p + i) MyClass(i); } // 使用对象 for (size_t i = 0; i < n; ++i) { std::cout << p[i].data << " "; } std::cout << std::endl; // 销毁对象(不释放内存) for (size_t i = 0; i < n; ++i) { // 显式调用析构函数 p[i].~MyClass(); } // 释放内存 alloc.deallocate(p, n); return 0; } ``` ### 自定义allocator 我们可以自定义allocator以满足特定的需求。自定义allocator需要满足一些要求,例如提供特定的型定义(如value_type, pointer等)以及实现allocate、deallocate等函数。 ### 总结 allocator是C++中用于内存管理的工具,它提供了内存分配和对象构造的分离,以及对象析构和内存释放的分离。通过使用allocator,我们可以更灵活地控制内存的使用,提高程序的效率。 §§相关问题§§: 1. 在C++中,allocator的主要作用是什么? 2. std::allocator在C++17中移除了哪些成员函数?为什么? 3. 如何自定义一个allocator? 4. 为什么标准库容器(如vector)要使用allocator?</think>在C++中,`allocator`(分配器)是一个模板,用于封装内存管理的底层细节。它为标准库容器(如`vector`、`list`等)提供内存分配和释放的机制,将内存分配与对象构造分离,将对象析构与内存释放分离。以下是详细解释: ### 核心概念 1. **内存分配与对象构造分离** - `allocate()`:分配原始内存(不构造对象) - `construct()`:在已分配内存上构造对象(C++17 前) - `deallocate()`:释放原始内存(不析构对象) - `destroy()`:析构对象但不释放内存(C++17 前) 2. **C++17 后的变化** - `construct()`/`destroy()` 被移除,改用 `std::allocator_traits` 的通用方法 - 推荐直接使用 `placement new` 和显式析构调用 ### 示例代码 ```cpp #include <memory> #include <iostream> struct MyClass { int value; MyClass(int v) : value(v) { std::cout << "Constructed: " << value << "\n"; } ~MyClass() { std::cout << "Destroyed: " << value << "\n"; } }; int main() { std::allocator<MyClass> alloc; // 1. 分配原始内存(可容纳5个MyClass对象) MyClass* ptr = alloc.allocate(5); // 2. 构造对象(C++11/14方式) for (int i = 0; i < 5; ++i) { alloc.construct(ptr + i, i + 1); // 传构造参数 } // 3. 使用对象 for (int i = 0; i < 5; ++i) { std::cout << ptr[i].value << " "; } std::cout << "\n"; // 4. 析构对象 for (int i = 0; i < 5; ++i) { alloc.destroy(ptr + i); } // 5. 释放内存 alloc.deallocate(ptr, 5); } ``` *输出:* ``` Constructed: 1 Constructed: 2 Constructed: 3 Constructed: 4 Constructed: 5 1 2 3 4 5 Destroyed: 5 Destroyed: 4 Destroyed: 3 Destroyed: 2 Destroyed: 1 ``` ### 关键优势 1. **效率控制** 避免不必要的默认构造(如`reserve()`时只分配不构造) 2. **内存复用** 析构后内存可重复使用(如容器`clear()`) 3. **自定义扩展** 可重载分配器实现特殊内存管理(如内存池、共享内存) 4. **异常安全** 构造失败时能安全回滚已构造对象 ### C++17 后的推荐做法 ```cpp // 构造对象(替代construct) std::allocator_traits<decltype(alloc)>::construct(alloc, ptr + i, i + 1); // 析构对象(替代destroy) std::allocator_traits<decltype(alloc)>::destroy(alloc, ptr + i); ``` ### 使用场景 - 标准库容器的底层实现(如`std::vector<int, MyAllocator>`) - 需要精细控制内存的生命周期时 - 实现自定义内存管理策略(如内存池、栈分配器)
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