c++ - 我应该如何将 placement new 与自定义分配 API 一起使用？

Question

我正在处理一些具有自定义分配和删除的内存空间，这些内存空间是使用类似 malloc 的接口(interface)创建的，不受我的控制(即不透明的 C 风格函数，用于“分配 n 个字节”或“释放一个字节”分配的指针”)。所以，没有什么比 new 或 delete 更好的了。

现在，我想构造一个 T 的数组。我通过 auto space_ptr = custom_alloc(n*sizeof(T)) 获得了空间。现在我想做一些类似 array-placement-new 的事情来就地构造 n 元素。我该怎么做？ ... 或者我应该从 1 循环到 n 并构建单个 T？

注意:

• 我在这里忽略对齐问题(或者更确切地说，假设 alignof(T) 划分 sizeof(T))。如果您想解决对齐问题，那会更好，但为简单起见，您可以忽略它。
• 欢迎使用 C++11 代码(实际上是首选)，但不要使用 C++14/17。

Answer 1

我假设您的内存力与您的 T 完全一致。您可能想检查一下。

下一个问题是异常。我们真的应该写两个版本，一个有构造会导致异常的可能性，一个没有。

我将编写异常安全版本。

template<class T, class...Args>
T* construct_n_exception_safe( std::size_t n, void* here, Args&&...args ) {
  auto ptr = [here](std::size_t i)->void*{
    return static_cast<T*>(here)+i;
  };
  for( std::size_t i = 0; i < n; ++i ) {
    try {
      new(ptr(i)) T(args...);
    } catch( ... ) {
      try {
        for (auto j = i; j > 0; --j) {
          ptr(j-1)->~T();
        }
      } catch ( ... ) {
        exit(-1);
      }
      throw;
    }
  }
  return static_cast<T*>(here);
}

和不异常(exception)的安全版本:

template<class T, class...Args>
T* construct_n_not_exception_safe( std::size_t n, void* here, Args&&...args ) {
  auto ptr = [here](std::size_t i)->void*{
    return static_cast<T*>(here)+i;
  };
  for(std::size_t i = 0; i < n; ++i) {
    new (ptr(i)) T(args...);
  }
  return static_cast<T*>(here);
}

你可以做一个基于标签分配的系统，根据是否从 Args&... 构造 T 抛出或不抛出，在它们之间进行选择。如果它抛出，并且 ->~T() 不平凡，请使用异常安全的。

C++17 公开了一些新函数来完成这些任务。他们可能会处理我不会处理的极端情况。

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如果您尝试模拟 new[] 和 delete[]，如果 T 有一个非平凡的 dtor，您将拥有在 block 中嵌入多少 T。

执行此操作的典型方法是在 block 的前面 为计数请求额外的空间。即，要求 sizeof(T)*N+K，其中 K 可能是 sizeof(std::size_t)。

现在在您的 new[] 模拟器中，将 N 填充到第一位，然后在紧跟其后的 block 上调用 construct_n。

在delete[]中，传入的指针减去sizeof(std::size_t)，读取N，然后销毁对象(从右到左到镜像构建顺序)。

所有这些都需要小心try-catch。

但是，如果 ~T() 是微不足道的，那么您模拟的 new[] 和 delete[] 都不会存储额外的std::size_t 他们也不会阅读它。

(请注意，这是如何模拟 new[] 和delete[]。new[] 和 delete[] 的工作取决于实现。我只是勾勒出一种你可以模拟它们的方法，它可能与它们在你的系统上的工作方式不兼容。例如，一些 ABI 可能始终存储 N，即使 ->~T() 是微不足道的，或者有无数其他变体。)

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正如 OP 所指出的，您可能还想在处理上述问题之前检查是否存在琐碎的构造。