std::string 没有空闲存储内存分配

Question

非常相似的问题

我有一个与如何使用 glibc 的字符串实现在堆栈上分配 std::string ？

但我认为值得再次询问。

我想要一个带有本地存储的 std::string ，可以溢出到免费存储中。 std::basic_string 提供了一个分配器作为模板参数，因此看起来要做的就是编写一个具有本地存储的分配器并使用它来参数化 basic_string，像这样：

std::basic_string<
char, 
std::char_traits<char>, 
inline_allocator<char, 10> 
> 
x("test");

我尝试编写 inline_allocator 类，它会按照您期望的方式工作：它保留 10 个字节用于存储，并且如果 basic_string 需要超过 10 个字节，然后调用::operator new()。我无法让它发挥作用。在执行上面这行代码的过程中，我的 GCC 4.5 标准字符串库调用了 inline_allocator 的复制构造函数 4 次。我不清楚是否有一种明智的方法来为 inline_allocator 编写复制构造函数。

在另一个 StackOverflow 线程中，Eric Melski 提供了 Chromium 中的类的链接：

http://src.chromium.org/svn/trunk/src/base/stack_container.h

这很有趣，但它不是 std::string 的直接替代品，因为它将 std::basic_string 包装在容器中，因此您必须调用重载的 operator->() 才能获取 std:: basic_string。

我找不到任何其他解决方案来解决这个问题。难道就没有什么好的解决办法吗？如果这是真的，那么 std::basic_string 和 std::allocator 概念是否存在严重缺陷？我的意思是，这似乎应该是 std::basic_string 和 std::allocator 的一个非常基本且简单的用例。我认为 std::allocator 概念主要是为池设计的，但我认为它也应该涵盖这一点。

如果重写字符串库以便 basic_string 使用移动，C++0x 中的右值引用移动语义似乎可以编写 inline_allocator其分配器的构造函数而不是复制构造函数。有谁知道这个结果的前景如何？

我的应用程序需要每秒构造一百万个微小的 ASCII 字符串，因此我最终基于 Boost.Array 编写了自己的固定长度字符串类，它工作得很好，但这仍然困扰着我。

Answer 1

Andrei Alexandrescu，杰出的 C++ 程序员，撰写了《现代 C++ 设计》，曾经写过一篇关于使用可定制存储系统构建不同字符串实现的精彩文章。他的文章（链接在此处）描述了如何执行上面描述的更通用系统的特殊情况，该系统可以处理各种巧妙的内存分配要求。这里并没有过多讨论 std::string ，而是更多地关注完全自定义的字符串类，但您可能想研究一下它，因为实现中存在一些真正的精华。

Answer 2

C++2011 确实会为您提供帮助:)

事实上，C++03 中的分配器概念已被削弱。其中一个要求是 A 类型的分配器应该能够从任何其他类型 A 的分配器中释放内存...不幸的是，这个要求也与有状态的要求不一致。每个分配器都挂接到自己的池上。

Howard Hinnant（他管理 C++ 委员会的 STL 子组，并正在为 C++0x 从头开始​​实现新的 STL）探索了 他的网站上有基于堆栈的分配器，您可以从中获得灵感。

Answer 3

这通常是不必要的。它被称为“短字符串优化”，并且 std::string 的大多数实现已经包含它。它可能很难找到，但无论如何它通常都在那里。

举例来说，以下是属于 MinGW 的 sso_string_base.h 的相关部分：

  enum { _S_local_capacity = 15 };

  union
  {
_CharT           _M_local_data[_S_local_capacity + 1];
size_type        _M_allocated_capacity;
  };

_M_local_data 成员是相关的——它可以存储（最多）15 个数据的空间字符（加上 NUL 终止符），而不在堆上分配任何空间。

如果没记错的话，VC++ 中包含的 Dinkumware 库分配了 20 个字符的空间，尽管我已经有一段时间没有查看了，所以我不能发誓（并且跟踪头中的大部分内容往往很痛苦，所以如果可以的话，我宁愿避免看）。

无论如何，我很有可能你已经参与了一种非常流行的消遣，即过早优化。

Answer 4

我相信 Chromium 的代码只是将东西包装到一个漂亮的 shell 中。但不使用 Chromium 包装容器也可以获得相同的效果。

由于分配器对象经常被复制，因此它需要保存指向内存的引用或指针。因此，您需要做的是创建存储缓冲区，创建分配器对象，然后使用分配器调用 std::string 构造函数。

它比使用包装类要繁琐得多，但应该得到相同的效果。

您可以查看详细方法的示例（在我关于堆栈向量的问题中仍然使用铬的东西。