c++ - 为什么 std::string 分配两次？

Question

我为 std::string 和 std::vector 编写了一个自定义分配器，如下所示:

#include <cstdint>
#include <iterator>
#include <iostream>

template <typename T>
struct PSAllocator
{
    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 PSAllocator<U> other;};

    PSAllocator() throw() {};
    PSAllocator(const PSAllocator& other) throw() {};

    template<typename U>
    PSAllocator(const PSAllocator<U>& other) throw() {};

    template<typename U>
    PSAllocator& operator = (const PSAllocator<U>& other) { return *this; }
    PSAllocator<T>& operator = (const PSAllocator& other) { return *this; }
    ~PSAllocator() {}


    pointer allocate(size_type n, const void* hint = 0)
    {
        std::int32_t* data_ptr = reinterpret_cast<std::int32_t*>(::operator new(n * sizeof(value_type)));
        std::cout<<"Allocated: "<<&data_ptr[0]<<" of size: "<<n<<"\n";
        return reinterpret_cast<pointer>(&data_ptr[0]);
    }

    void deallocate(T* ptr, size_type n)
    {
        std::int32_t* data_ptr = reinterpret_cast<std::int32_t*>(ptr);
        std::cout<<"De-Allocated: "<<&data_ptr[0]<<" of size: "<<n<<"\n";
        ::operator delete(reinterpret_cast<T*>(&data_ptr[0]));
    }
};

然后我运行了以下测试用例:

int main()
{
    typedef std::basic_string<char, std::char_traits<char>, PSAllocator<char>> cstring;

    cstring* str = new cstring();
    str->resize(1);
    delete str;

    std::cout<<"\n\n\n\n";

    typedef std::vector<char, PSAllocator<char>> cvector;

    cvector* cv = new cvector();
    cv->resize(1);
    delete cv;
}

不管出于什么奇怪的原因，它继续打印:

Allocated: 0x3560a0 of size: 25
Allocated: 0x3560d0 of size: 26
De-Allocated: 0x3560a0 of size: 25
De-Allocated: 0x3560d0 of size: 26




Allocated: 0x351890 of size: 1
De-Allocated: 0x351890 of size: 1

那么为什么它为 std::string 分配两次以及更多的字节？

我在 Windows 8 上使用 g++ 4.8.1 x64 sjlj 来自:http://sourceforge.net/projects/mingwbuilds/ .

Answer 1

我无法重现双重分配，因为显然我的 libstdc++ 根本没有为空字符串分配任何东西。然而，调整大小确实分配了 26 个字节，gdb 帮助我识别 how they are composed :

size_type __size = (__capacity + 1) * sizeof(_CharT) + sizeof(_Rep);
                   (     1     + 1) *     1          +     24

所以内存主要用于这个_Rep表示，它又由以下数据成员组成:

size_type    _M_length;   // 8 bytes
size_type    _M_capacity; // 8 bytes
_Atomic_word _M_refcount; // 4 bytes

我猜最后四个字节只是为了对齐，但我可能遗漏了一些数据元素。

我想这个 _Rep 结构被分配在堆上的主要原因是它可以在字符串实例之间共享，也许还可以避免空字符串，因为缺少我系统上的第一个分配建议。

要找出为什么您的实现不使用此空字符串优化，请查看 the default constructor .它的实现似乎取决于 _GLIBCXX_FULLY_DYNAMIC_STRING 的值，这在您的设置中显然是非零的。我不建议直接更改该设置，因为它以下划线开头，因此被认为是私有(private)的。但是您可能会发现一些公共(public)设置会影响此值。