c++ - 如何创建一个函数，返回一个 vector ，它使用自定义池分配器(如果提供)，但默认为 std::allocator？

Question

在下面的代码中是函数 make_vector()。它创建一个 vector 并将其返回给调用者。我希望能够为要使用的 vector 指定一个分配器，但默认情况下使用默认的 std::allocator。这是因为在某些情况下，默认分配器就是我所需要的，但其他时候我需要从一些预定义的内存池中进行分配。

我最接近的是 make_vector2() 函数模板。它适用于 std::allocator，但我不知道如何将“arena”参数传递到我的自定义分配器中。

希望这个工作的 c++11 示例能更好地解释它:

#include <malloc.h>
#include <cinttypes>
#include <cstddef>
#include <iostream>
#include <limits>
#include <stdexcept>
#include <vector>

namespace mem
{
    // Memory arena to allocate from.
    enum class ARENA
    {
        TEXTURES,
        FONTS,
        SCRIPTS
    };

    // Allocate block from specific arena.
    void *malloc( const std::size_t size, const ARENA arena )
    {
        return std::malloc( size /*, arena */ );
    }

    // Free block from specific arena.
    void free( void *ptr, const ARENA arena )
    {
        std::free( ptr /*, arena */ );
    }


    // The allocator - forward declaration.
    // Not derived from std::allocator - should it be?
    // Based on code from here:
    // http://drdobbs.com/184403759?pgno=2
    template<typename T> class allocator;

    // Specialised for void.
    template<> class allocator<void>
    {
        public:
            typedef std::size_t size_type;
            typedef ptrdiff_t difference_type;
            typedef void* pointer;
            typedef const void* const_pointer;
            typedef void value_type;

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


    template<typename T> class allocator
    {
        public:
            typedef std::size_t size_type;
            typedef std::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<typename U> struct rebind
            {
                 typedef allocator<U> other;
            };

            allocator( ARENA arena ) noexcept :
                arena_( arena )
            {}

            ~allocator() noexcept
            {}

            pointer address( reference x ) const
            {
                    return &x;
            }

            const_pointer address( const_reference x ) const
            {
                return &x;
            }

            pointer allocate( size_type n, allocator<void>::const_pointer hint = 0 )
            {
                void *p = mem::malloc( n * sizeof( T ), arena_ );
                if ( p == nullptr )
                {
                        throw std::bad_alloc();
                }
                return static_cast<pointer>( p );
            }

            void deallocate( pointer p, size_type n )
            {
                mem::free( p, arena_ );
            }

            size_type max_size() const noexcept
            {
                return std::numeric_limits<std::size_t>::max() / sizeof( T );
            }

            void construct( pointer p, const T& val )
            {
                new (p) T(val);
            }

            void destroy( pointer p )
            {
                p->~T();
            }

            allocator( const allocator& src ) noexcept
            {
                arena_ = src.arena_;
            }

            ARENA arena_;
    };
} // namespace mem

template<class T1, class T2> bool operator==( const mem::allocator<T1> &alloc1, const mem::allocator<T2> &alloc2 ) noexcept
{
    return alloc1.arena_ == alloc2.arena_;
}

template<class T1, class T2> bool operator!=( const mem::allocator<T1> &alloc1, const mem::allocator<T2> &alloc2 ) noexcept
{
    if alloc1.arena_ != alloc2.arena_;
}

// How do I allow the custom allocator to be passed? Function parameter? Template?
std::vector<uint8_t> make_vector()
{
    std::vector<uint8_t> vec;
    // Do stuff with the vector
    return vec;
}

// This template function seems to work with std::allocator
template< typename T > std::vector<uint8_t,T> make_vector2()
{
    std::vector<uint8_t,T> vec;
    // Do stuff with the vector.
    return vec;
}

int main( int argc, char **argv )
{
    // vec1 - Allocates from TEXTURES arena
    // See the C++11 FAQ by  Bjarne Stroustrup here:
    // http://www2.research.att.com/~bs/C++0xFAQ.html#scoped-allocator
    std::vector<uint8_t, mem::allocator<uint8_t>> vec1( mem::allocator<uint8_t>{mem::ARENA::TEXTURES} );

    // vec2 - Make the vector using the default allocator.
    auto vec2 = make_vector2< std::allocator<uint8_t> >();

    return 0;
}

在 main() 中创建 vec1 以使用 TEXTURES arena 进行分配。要使用的竞技场被传递到分配器的构造函数中。 Vec2 由 make_vector2() 模板函数创建并使用 std::allocator。

问:我如何定义 make_vector() 函数，以便它可以创建一个使用上面的 std::allocator 或自定义池分配器的 vector ？

Answer 1

在 C++11 中，函数模板可以有默认的模板参数:

template<class T, class Alloc = std::allocator<T>>
std::vector<T, Alloc> make_vector(Alloc const& al = Alloc()){
  std::vector<T, Alloc> v(al);
  // ...
  return v;
}

Live example on Ideone.

在C++03(或不支持该特性的编译器)中，它有点麻烦，但你可以基于模板参数重载:

template<class T>
std::vector<T> make_vector(){
  std::vector<T> v;
  // ...
  return v;
}

template<class T, class Alloc>
std::vector<T, Alloc> make_vector(Alloc const& al = Alloc()){
  std::vector<T, Alloc> v(al);
  // ...
  return v;
}

Live example on Ideone.