为什么这个 C++ STL分配器分配？

Question

我正在尝试编写一个派生自 std::allocator 的自定义 STL 分配器，但不知何故，所有对 allocate() 的调用都转到基类。 我已将其范围缩小到以下代码：

template <typename T> class a : public std::allocator<T> {
public:
    T* allocate(size_t n, const void* hint = 0) const {
        cout << "yo!";
        return 0;
    }
};

int main()
{
    vector<int, a<int>> v(1000, 42);
    return 0;
}

我期望“哟！” 打印出来，然后出现一些可怕的错误，因为我实际上没有分配任何东西。 相反，程序运行良好并且不打印任何内容。 我究竟做错了什么？

我在 gcc 和 VS2008 中得到相同的结果。

Answer 1

您将需要提供重新绑定成员模板以及 C++ 标准分配器要求中列出的其他内容。 例如，您需要一个模板复制构造函数，它不仅接受 allocator，还接受 allocator。 例如，一段代码可能会这样做，例如 std::list 可能会这样做。

template<typename Allocator>
void alloc1chunk(Allocator const& alloc) {
    typename Allocator::template rebind<
        wrapper<typename Allocator::value_type>
      >::other ot(alloc);
    // ...
}

如果不存在正确的重新绑定模板，或者不存在相应的复制构造函数，则代码将失败。 猜测需求是什么是没有用的。 迟早，您将不得不处理依赖于这些分配器要求的一部分的代码，并且该代码将会失败，因为您的分配器违反了这些要求。 我建议您在 20.1.5 中的标准副本中查看一些工作草案。

Answer 2

在这种情况下，问题是我没有重写分配器的重新绑定成员。 这个版本可以工作（在 VS2008 中）：

template <typename T> class a : public std::allocator<T> {
public:
    T* allocate(size_t n, const void* hint = 0) const {
        cout << "yo!";
        return 0;
    }

    template <typename U> struct rebind
    {
        typedef a<U> other;
    };
};

int main() {
    vector<int, a<int>> v(1000, 42);
    return 0;
}

我通过 STL 头调试发现了这一点。

这是否有效将完全取决于 STL 实现，所以我认为最终 Klaim 是对的，不应该这样做。

Answer 3

我有两个用于创建自定义分配器的模板； 如果第一个用于自定义类型，则它会自动工作：

template<>
class std::allocator<MY_TYPE>
{
public:
    typedef size_t      size_type;
    typedef ptrdiff_t   difference_type;
    typedef MY_TYPE*    pointer;
    typedef const MY_TYPE*  const_pointer;
    typedef MY_TYPE&    reference;
    typedef const MY_TYPE&  const_reference;
    typedef MY_TYPE     value_type;

    template <class U>
    struct rebind
    {
        typedef std::allocator<U> other;
    };

    pointer allocate(size_type n, std::allocator<void>::const_pointer hint = 0)
    {
        return reinterpret_cast<pointer>(ALLOC_FUNC(n * sizeof(T)));
    }
    void construct(pointer p, const_reference val)
    {
        ::new(p) T(val);
    }
    void destroy(pointer p)
    {
        p->~T();
    }
    void deallocate(pointer p, size_type n)
    {
        FREE_FUNC(p);
    }
    size_type max_size() const throw()
    {
        // return ~size_type(0); -- Error, fixed according to Constantin's comment
        return std::numeric_limits<size_t>::max()/sizeof(MY_TYPE);
    }
};

个用于当我们想要为带有标准分配器的预定义类型（例如 char、wchar_t、std::string 等）拥有自己的分配器时：

    namespace MY_NAMESPACE
    {

    template <class T> class allocator;

    // specialize for void:
    template <>
    class allocator<void>
    {
    public:
        typedef void*       pointer;
        typedef const void* const_pointer;
        // reference to void members are impossible.
        typedef void        value_type;

        template <class U>
        struct rebind
        {
            typedef allocator<U> other;
        };
    };

    template <class T>
    class allocator
    {
    public:
        typedef size_t      size_type;
        typedef ptrdiff_t   difference_type;
        typedef T*      pointer;
        typedef const T*    const_pointer;
        typedef T&      reference;
        typedef const T&    const_reference;
        typedef T       value_type;

        template <class U>
        struct rebind
        {
            typedef allocator<U> other;
        };

        allocator() throw()
        {
        }
        template <class U>
        allocator(const allocator<U>& u) throw()
        {
        }
        ~allocator() throw()
        {
        }

        pointer address(reference r) const
        {
            return &r;
        }
        const_pointer address(const_reference r) const
        {
            return &r;
        }
        size_type max_size() const throw()
        {
            // return ~size_type(0); -- Error, fixed according to Constantin's comment
            return std::numeric_limits<size_t>::max()/sizeof(T);
        }
        pointer allocate(size_type n, allocator<void>::const_pointer hint = 0)
        {
            return reinterpret_cast<pointer>(ALLOC_FUNC(n * sizeof(T)));
        }
        void deallocate(pointer p, size_type n)
        {
            FREE_FUNC(p);
        }

        void construct(pointer p, const_reference val)
        {
            ::new(p) T(val);
        }
        void destroy(pointer p)
        {
            p->~T();
        }
    };

template <class T1, class T2>
inline
bool operator==(const allocator<T1>& a1, const allocator<T2>& a2) throw()
{
    return true;
}

template <class T1, class T2>
inline
bool operator!=(const allocator<T1>& a1, const allocator<T2>& a2) throw()
{
    return false;
}

}

第二 上面的模板，对于您自己定义的类型，不需要任何进一步的处理，而是由标准容器类自动使用。 当用于标准类型时，第二个模板需要进一步的工作。 例如，对于 std::string，在声明该类型的变量时必须使用以下构造（最简单的是使用 typedef）：

std::basic_string<char>, std::char_traits<char>, MY_NAMESPACE::allocator<char> >

Answer 4

以下代码按预期打印“yo” - 您看到的是我们的老朋友“未定义的行为”。

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

template <typename T> class a : public std::allocator<T> {
public:
    T* allocate(size_t n, const void* hint = 0) const {
        cout << "yo!";
        return new T[10000];
    }
};

int main()
{
    vector<int, a<int> > v(1000, 42);
    return 0;
}

编辑：我刚刚查看了有关默认分配器的 C++ 标准。 没有禁止继承它。 事实上，据我所知，标准的任何部分都没有这样的禁止。