整理 C++ 中 Allocator 的（几乎）全部细节 1

Allocator（概念）是对访问、寻址、分配、释放、构造和析构策略的封装。是一个知足特定要求的类。标准库中须要分配释放存储空间的容器都须要一个Allocator，除了std::array。

必选成员

Allocator 须要知足的条件有不少，可是大部分都是可选的，只有几个必须存在的成员。

• value_type: 要分配空间的类型
• allocate(n): 分配方法
• deallocate(ptr, n): 释放方法
• 拷贝构造:

  对于表达式Alloc a2 = a1; Alloc a2(a1) 要求执行完毕后a2 == a1，不可抛出异常

• 移动构造:

  对于表达式Alloc a2 = std::move(a1); Alloc a2(std::move(a1)); 使用a1构造a2，a2应等于a1的先前值。（C++17 起要求a1的值在构造后不发生改变，而且a1 == a2。）

• 拷贝赋值和移动赋值

  标准没有声明他们的存在，可是显然他们应该和上面的构造语义相同。

• 从另外一个allocator类型构造

  用于map等分配的实际类型不是你传入的allocator的value_type的状况。

  对于表达式 AllocA a(b)，其中b是由AllocA::template rebind得到的类型AllocB的实例，构造a，使得AllocB(a) == b, b == AllocA(a)。

• 从另外一个allocator类型移动构造

  对于表达式 AllocA a(b)，其中b是由AllocA::template rebind得到的类型AllocB的实例，构造a，使得a == 以前的 AllocA(b)

其它的可选设施能够在这一页找到，是否实现由 Allocator 的实现逻辑决定 http://en.cppreference.com/w/cpp/concept/Allocator

标准推荐经过 std::allocator_traits<Allocator> 来调用 Allocator 的各类方法，及获取其余类型，这个 trait 类提供了 Allocator 中可选成员的默认实现。

一些可选成员的用途

• size_type

  若是你不想使用默认的std::size_t，能够用这个来自定义size_type类型，固然对应的allocate和deallocate方法的size参数也应该变成这个类型

• template rebind<U>::other

  rebind用来从已有的allocator类型获取一个新的用来分配另外一个类型U的allocator类型

  注意，rebind只对有模板参数的allocator可选

  allocator_traits的默认实现是用U来替换当前类型的第一个模板参数

• allocate(n, ptr)

  分配足够容纳n个对象的连续空间，ptr用做一个hint（好比在ptr地址附近寻找可用内存，用来保持局部性）

• max_size()

  获取可分配的最大对象数目

  allocator_traits会提供一个返回(size_t)-1的实现（或者(size_t)-1 / sizeof(T)，since C++17）

• select_on_container_copy_construction()

  在标准库容器拷贝构造时，由构造函数调用，向源allocator获取一个用来构造新容器的allocator的实例

  allocator_traits会提供一个直接返回源容器的allocator自己的实现

  在构造函数不可以知足allocator的逻辑需求时定义这个函数

• construct(ptr, args…)

  在给定指针指向的内存上构造对象，须要注意的是，ptr指向的对象类型不必定是allocator的value_type，这个函数有必要作成模板的

  在须要自定义对象构造行为时定义它，好比打个log，try_catch一下什么的

• destroy(ptr)

  析构ptr指向的对象，须要注意的是，ptr指向的对象类型也不必定是value_type，这个函数有必要作成模板的

• is_always_equal （since C++17）

  allocator的相等比较的意义是，一个allocator分配的空间，是否能够用另一个allocator来释放，is_always_equal旨在尽量消除运行期的比较

  std::allocator就是always_equal的，由于他们都是new和delete的封装，一个std::allocator new的固然能够用另外一个std::allocator来delete

  allocator_traits的默认实现是，当你的allocator是空类，那么为true_type

• propagate_on_container_copy_assignment
• propagate_on_container_move_assignment
• propagate_on_container_swap

  此三个类型标记了在容器进行拷贝赋值、移动赋值或交换的时候，allocator是否须要进行对应操做。

  容器在进行拷贝赋值、移动赋值和交换时的逻辑，应该考虑到以上成员和allocator的相等性

  在两个容器拷贝赋值时（container1 = container2）

  propagate…copy…	两个allocator是否相等	拷贝赋值行为
  true	true	拷贝allocator，拷贝container2全部元素
  true	false	析构container1全部元素并释放空间，拷贝allocator，拷贝container2元素
  false	true	不拷贝allocator，拷贝container2全部元素
  false	false	不拷贝allocator，拷贝container2全部元素

  在两个容器移动赋值时（container1 = std::move(container2)）

  propagate…move…	两个allocator是否相等	移动赋值行为
  true	true	析构container1全部元素并释放空间，移动allocator，接管container2的内部指针
  true	false	析构container1全部元素并释放空间，移动allocator，接管container2的内部指针
  false	true	析构container1全部元素并释放空间，不移动allocator，接管container2的内部指针
  false	false	析构container1全部元素，不释放空间，不移动allocator，分配足够装下container2全部元素的空间，将container2的元素尽数移动过来

  在两个容器交换时，没有更多问题，仅需视propagate_on_container_swap值，交换allocator便可。但须要注意的是，若是allocator不可交换，而且不相等，那么容器交换是UB。

  固然以上只是标准容器的实现，你的容器大能够没必要如此麻烦。