c++ - 嵌套容器的自定义分配器

Question

我正在研究自定义分配器。到目前为止，我已经尝试使用简单的容器:std::list、std::vector、std::basic_string 等...

我的自定义分配器是一个静态缓冲区分配器，它的实现很简单:

#include <memory>

template <typename T>
class StaticBufferAlloc : std::allocator<T>
{
private:
    T *memory_ptr;
    std::size_t memory_size;

public:
    typedef std::size_t size_type;
    typedef T *pointer;
    typedef T value_type;

    StaticBufferAlloc(T *memory_ptr, size_type memory_size) : memory_ptr(memory_ptr), memory_size(memory_size) {}
    StaticBufferAlloc(const StaticBufferAlloc &other) throw() : memory_ptr(other.memory_ptr), memory_size(other.memory_size){};
    pointer allocate(size_type n, const void *hint = 0) { return memory_ptr; } // when allocate return the buffer
    void deallocate(T *ptr, size_type n) {}                                    // empty cause the deallocation is buffer creator's responsability

    size_type max_size() const { return memory_size; }
};

我正在以这种方式使用它:

  using inner = std::vector<int, StaticBufferAlloc<int>>;
  int buffer[201];
  auto alloc1 = StaticBufferAlloc<int>(&buffer[100], 50);
  inner v1(0, alloc1);
  assert(v1.size() == 0);
  const int N = 10; 
  // insert 10 integers
  for (size_t i = 0; i < N; i++)  {
    v1.push_back(i);
  }
  assert(v1.size() == N);

到目前为止一切都很好，当我增加 N 超过它抛出的最大缓冲区大小时，这是预期的。

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现在，我正在尝试使用嵌套容器。简而言之，我试图拥有一个 vector (矩阵)的 vector ，其中父 vector 及其所有底层元素(即 vector ，即容器)共享相同的静态缓冲区进行分配。看起来像 scoped_allocator可以解决我的问题。

  using inner = std::vector<int, StaticBufferAlloc<int>>;
  using outer = std::vector<inner, std::scoped_allocator_adaptor<StaticBufferAlloc<inner>>>;

  int buffer[201];
  auto alloc1 = StaticBufferAlloc<int>(&buffer[100], 50);
  auto alloc2 = StaticBufferAlloc<int>(&buffer[150], 50);
  inner v1(0, alloc1);
  inner v2(0, alloc2);
  assert(v1.size() == 0);
  assert(v2.size() == 0);

  const int N = 10; 
  // insert 10 integers
  for (size_t i = 0; i < N; i++)
  {
    v1.push_back(i);
    v2.push_back(i);
  }
  assert(v1.size() == N);
  assert(v2.size() == N);

  outer v // <- how to construct this vector with the outer buffer? 
  v.push_back(v1);
  v.push_back(v2); 
  ...

我的问题是如何使用其静态缓冲区在其构造函数调用中初始化外部 vector ？

Answer 1

在 C++11/C++14 中创建作用域分配器有点挑战性。所以我选择了 C++17 中引入的一个非常现代的解决方案。我没有实现分配器，而是使用了 polymorphic_allocator .多态分配器是作用域分配器，标准容器会自动将分配器传递给子对象。

基本上，这个想法是使用多态分配器并用 monotonic_buffer_resource 注入(inject)它. monotonic_buffer_resource 可以用 memory resource 初始化.

编写自定义内存资源非常简单:

class custom_resource : public std::pmr::memory_resource
{
public:
  explicit custom_resource(std::pmr::memory_resource *up = std::pmr::get_default_resource())
      : _upstream{up}
  {
  }

  void *do_allocate(size_t bytes, size_t alignment) override
  {
    return _upstream; //do nothing, don't grow just return ptr
  }

  void do_deallocate(void *ptr, size_t bytes, size_t alignment) override
  {
    //do nothing, don't deallocate
  }

  bool do_is_equal(const std::pmr::memory_resource &other) const noexcept override
  {
    return this == &other;
  }

private:
  std::pmr::memory_resource *_upstream;
};

使用起来更简单:

 std::byte buffer[512];
 custom_resource resource;
 std::pmr::monotonic_buffer_resource pool{std::data(buffer), std::size(buffer), &resource};
 std::pmr::vector<std::pmr::vector<int>> outer(&pool)

重要的是要注意 std::pmr::vector<T>只是std::vector<T, polymorphic_allocator> .

有用的资源:

• CppCon 2017: Pablo Halpern “Allocators: The Good Parts”
• C++ Weekly - Ep 222 - 3.5x Faster Standard Containers With PMR
• Purpose of scoped allocator

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std::pmr 很酷，但它需要现代版本的 gcc 才能运行 (9+)。幸运的是，Reddit 上到处都是善良的陌生人。可以找到 C++14 解决方案 here .