内存分配和对象构造分离使用

前言

new有一些灵活性上的局限，其中一方面表现在它将内存分配和对象构造组合在了一起。类似的，delete将对象析构和内存释放组合到了一起。这样会给我们在特定情况下带来一些不必要的浪费，同时带来性能上不必要的消耗。
举个例子：

std::string* const p = new std::string[n];
std::string s;
std::string* q = p;
while(std::cin >> s && q != p + n){
	*q++ = s;
}
const size_t size = q - p;
delete[] p;

对上面代码的解释：
new表达式分配并初始化了n个string，但是，我们可能不需要n个string，少量string就足够了。这样一来，我们就可能创建了一些永远也用不到的对象（无端调用构造函数造成性能损耗）。而且，对于那些确实要使用的对象，我们也在初始化之后立即赋予了它们新值，每个使用到的元素都被赋值了两次：第一次是默认初始化时，第二次是我们手动赋值时。还有一点，那些没有默认构造函数的类，如果想要动态分配数组，我们就得自定义一个构造函数。

所以，在一些特定情况下，我们有必要将内存分配和对象构造分离开来。

allocator 类

标准库allocator类定义在头文件<memory>中，它可以帮助我们把内存分配和内存构造分离开来。

allocator类提供的接口	作用
allocator<T> a	定义了一个名为a的allocator对象，a可以为类型为T的对象分配内存
a.allocate(n)	分配一段原始的内存，足以保存n个类型为T的对象。返回指向这段内存起始地址的指针
a.deallocate(p, n)	释放从T*指针p中地址开始的内存，这块内存保存了n个类型为T的对象
a.construct(p, args)	p为T*类型的指针，指向一块原始内存。arg被传递给类型为T的构造函数，用来在p指向的内存中构造一个对象
a.destroy(p)	p为T*类型的指针，此算法对p指向的对象执行析构函数

使用示例：

#include <string>
#include <memory>

int main(){
    std::allocator<std::string> alloc; //定义一个可以分配string的allocator对象
    auto const p = alloc.allocate(3); //分配3个未初始化的string
    auto q = p; //q和p指向最后构造的元素之后的位置(由于还未构造，所以均指向刚分配的原始内存的起始地址)
    alloc.construct(q++); //*q为空字符串
    alloc.construct(q++, 10, 'c'); //*q为cccccccccc
    alloc.construct(q++, "reinterpret"); //*q为reinterpret
    
    std::cout << *p << std::endl; //可以操控分配的内存上已经构造的对象
    std::cout << *q << std::endl; //error：因为q此时指向未构造的内存
    //当使用完对象后，对每个构造的元素调用destroy，destroy会调用对象的析构函数
    while(q != p){
        alloc.destroy(--q);
    }
    //调用完destroy后，手动释放刚才分配的原始内存
    alloc.deallocate(p, 3);
    
    return 0;
}