在容器中使用新位置答案

【问题标题】：Using placement new in a container在容器中使用新位置
【发布时间】：2016-05-09 20:13:01
【问题描述】：

我刚刚遇到了一些 C++ 中的容器实现。该类使用内部缓冲区来管理其对象。这是一个没有安全检查的简化版本：

template <typename E> class Container
{
public:
   Container() : buffer(new E[100]), size(0) {}
   ~Container() { delete [] buffer; }

   void Add() { buffer[size] = E(); size++; }
   void Remove() { size--; buffer[size].~E(); }

private:
   E* buffer;
   int size;
};

AFAIK 如果new/delete 未自定义，这将在Container() 和~Container() 中冗余构造/销毁E 对象。这似乎很危险。

在Add() 中使用放置new 是防止危险的冗余构造函数/析构函数调用（除了将类绑定到功能齐全的池）的最佳方法吗？

当使用放置new 时，new char[sizeof(E)*100] 是分配缓冲区的正确方法吗？

【问题讨论】：

这段代码有很多问题，但是这段代码中没有放置-new。
不，不是。我从没说过会。
我明白了，我当时误解了这个问题。
我想你想在Remove()中解构buffer[size-1]，或者在解构之前先递减。按照您的示例中的编写方式，您遇到了一个错误。
@mindriot：你是对的。由于提取示例而导致的错误。修好了。

标签： c++ memory-management placement-new object-construction object-destruction

【解决方案1】：

AFAIK 这将冗余地构造/销毁E 对象

看起来是这样。 newed 数组已经应用了默认构造函数，delete[] 也会为所有元素调用析构函数。实际上，Add() 和 Remove() 方法除了维护 size 计数器之外几乎没有什么作用。

当使用placement new 时，new char[sizeof(E)*100] 是分配缓冲区的正确方法吗？

最好选择std::allocator，它已经为您处理了所有内存问题。

使用展示位置new 并自行管理内存需要您了解许多问题（包括）；

对齐
分配和使用的大小
破坏
就位等施工问题
可能的别名

这些都不是不可能克服的，它已经在标准库中完成了。如果您有兴趣使用自定义分配器，global allocation functions (void* operator new (std::size_t count);) 将是内存分配的合适起点。

如果不进一步解释代码的原始用途 - std::vector 或 std::array 将是管理容器中元素的更好选择。

【讨论】：

我不知道std::allocator 提供了比简单的placement-new 更强大的保证。你能链接到某处的参考吗？（cppreference，或标准中的部分）
@YamMarcovic。它使事情变得更容易，因为它已经为您完成了所有艰苦的工作。
@Silicomancer。不，使用全局分配函数::new (sizeof(E)*100); 是正确的
@Niall 哦，我现在明白了。 ::allocate() 调用::new() 保证正确对齐，然后::construct() 将使用placement-new 在该对齐地址处构建。谢谢你的耐心。 :)
@YamMarcovic。没问题。在您的标准库实现中研究 vector 之类的实现也提供了一些关于使用 std::allocator 的指导。

【解决方案2】：

代码存在许多问题。如果您在调用Add() 之前调用Remove()，您将执行分配到一个被破坏的对象。

否则delete[] buffer 将调用数组中 100 个对象的析构函数。之前可能已经调用过。

这是一个有效的程序：

#include <iostream>

int counter=0;

class Example {

    public:
        Example():ID(++counter){
           std::cout<<"constructing "<<ID<<std::endl;
        }
        ~Example(){
            std::cout<<"destructing "<<ID<<std::endl;
            ID=-1;
        }
    private:


      int ID;
};

template <typename E> class Container
{
public:
   Container() : buffer(new char [100*sizeof(E)]), size(0) {}
   ~Container() {
        for(size_t i=0;i<size;++i){
            reinterpret_cast<E*>(buffer)[i].~E();
        }
        delete []  buffer; 
    }

   void Add() { new (buffer+sizeof(E)*size) E(); size++; }
   void Remove() { reinterpret_cast<E*>(buffer)[--size].~E(); }

private:
   void* buffer;
   size_t size;
};


int main() {
    Container<Example> empty;

    Container<Example> single;
    Container<Example> more;

    single.Add();

    more.Add();

    more.Remove();

    more.Add();
    more.Add();
    more.Remove();

    return 0;
}

【讨论】：