《STL源码分析》学习笔记 — 空间配置器 — 内存基本处理工具

本文是关于STL源码的学习笔记,重点讨论了空间配置器在内存管理中的作用,特别是uninitialized_copy、uninitialized_fill、uninitialized_fill_n等函数的实现细节。这些函数在构造对象时确保了内存的正确初始化,避免异常时造成内存泄漏,并介绍了何时直接调用std::copy的情况。此外,还提到了stl_uninitialized.h中的一些扩展内部和外部函数,如__uninitialized_copy_a、__uninitialized_fill_a等,以及C++17后的重定向函数。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >


stl_uninitialized.h 文件中提供了用于处理未初始化内存的几个低层次函数: uninitialized_copyuninitialized_filluninitialized_fill_n,分别对应于高层次的 copyfillfill_nuninitialized 版本的函数都是针对于原始内存的,因此它们通过定位 new 运算符实现对象构造。非 uninitialized 版本的函数则是针对已经构造好的内存进行赋值。

一、uninitialized_copy

template<bool _TrivialValueTypes>
struct __uninitialized_copy
{
   
    template<typename _InputIterator, typename _ForwardIterator>
    static _ForwardIterator __uninit_copy(_InputIterator __first, _InputIterator __last,
                  _ForwardIterator __result)
    {
   
        _ForwardIterator __cur = __result;
        __try
        {
   
            for (; __first != __last; ++__first, (void)++__cur)
                std::_Construct(std::__addressof(*__cur), *__first);
            return __cur;
        }
        __catch(...)
        {
   
            std::_Destroy(__result, __cur);
            __throw_exception_again;
        }
    }
};

template<>
struct __uninitialized_copy<true>
{
   
    template<typename _InputIterator, typename _ForwardIterator>
    static _ForwardIterator __uninit_copy(_InputIterator __first, _InputIterator __last,
                  _ForwardIterator __result)
    {
    return std::copy(__first, __last, __result); }
};

__uninitialized_copy 是一个辅助类。当其类型参数为true 时,直接调用 copy 函数。当其类型参数为 false 时,__uninit_copy 在迭代器范围内循环调用 _Construct 函数拷贝构造对象。这里使用了 try-catch 语句捕获了异常,其目的在于:如果任意一个对象构造出现异常,则将已经构造好的所有对象析构,将内存返回到未初始化状态。这也暗示我们在析构函数中绝对不应该抛出异常,否则会造成内存泄漏。注意指定拷贝范围的两个入参为输入迭代器,目标迭代器为前向迭代器。函数返回值为指向最后一个被构造的元素后一个元素的前向迭代器。

/**
   *  @brief Copies the range [first,last) into result.
   *  @param  __first  An input iterator.
   *  @param  __last   An input iterator.
   *  @param  __result An output iterator.
   *  @return   __result + (__first - __last)
   *
   *  Like copy(), but does not require an initialized output range.
  */
template<typename _InputIterator, typename _ForwardIterator>
inline _ForwardIterator uninitialized_copy(_InputIterator __first, _InputIterator __last,
                   _ForwardIterator __result)
{
   
    typedef typename iterator_traits<_InputIterator>::value_type
            _ValueType1;
    typedef typename iterator_traits<_ForwardIterator>::value_type
            _ValueType2;
#if __cplusplus < 201103L
    const bool __assignable = true;
#else
    // Trivial 类型可能含有被删除的拷贝构造函数, 但是借助使用 memmove 进行拷贝的 std::copy 函数无论如何都能拷贝内存。
    static_assert(is_constructible<_ValueType2, decltype(*__first)>::value,
            "result type must be constructible from value type of input range");

    typedef typename iterator_traits<_InputIterator>::reference _RefType1;
    typedef typename iterator_traits<_ForwardIterator>::reference _RefType2;
    // Trivial 类型可能含有被删除的赋值操作符, 这样 std::copy 的行为将是不确定的。 因此使用 std::copy 需要确保赋值操作符的存在。
    const bool __assignable = is_assignable<_RefType2, _RefType1>::value;
#endif

    return std::__uninitialized_copy<__is_trivial(_ValueType1)
            && __is_trivial(_ValueType2)
            && __assignable>::
            __uninit_copy(__first, __last, __result);
}

函数头部的注释指明了 uninitialized_copystd::copy 的区别,前者不需要已经初始化好的内存空间。中间使用 static_assert 保证从输入类型到输出类型的拷贝构造是存在的。返回时,uninitialized_copy 借助 __uninitialized_copy 实现内存初始化。那么什么情况下直接调用 std::copy,什么情况下调用定位 new呢?
当以下三个条件同时满足时,将直接调用 std::copy源类型为 POD,目标类型为 POD,能够将源类型的对象赋值给目标类型。前两个条件满足,则不需要编译器通过 new 运算符进行 vptrvbtable 的设置,第三个条件满足,std::copy 模板函数才能为该类型实例化。
代码中有两段注释解释了调用 std::copy 的判断条件。其实,它们并不会同时其作用(源码以后再分析)。当类型为 trivial 时,std::copy 其实也有两个版本,主要是通过 __are_same<_ValueType1, _ValueType2>::__value 进行区分的。当输入类型和输出类型相同(且参数类型为指针)时才会调用 memmove;否则调用赋值操作符。uninitialized_copy 并没有详细的区分这两种情况。它要求两个条件都满足ÿ

评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值