我应该在我的班级中有一个分配器作为成员变量吗？答案

【问题标题】：Should I have an Allocator as a member variable in my class?我应该在我的班级中有一个分配器作为成员变量吗？
【发布时间】：2019-11-15 12:06:11
【问题描述】：

如果我想创建一个使用allocators 的类（如自定义字符串类），我是否应该将allocator 实例化为member variable？

// Should I do this ?
template <class Allocator>
class my_class {
    Allocator a_;

    void func_that_allocates() {
        std::allocator_traits<Allocator>::allocate(a_, 10);
    }
};

// Or this ?
template <class Allocator>
class my_class {
    void func_that_allocates() {
        std::allocator_traits<Allocator>::allocate(Allocator(), 10);
    }
};

// Or maybe have a_ be a static member ?

我的问题是我正在尝试创建一个节省空间的字符串类，它只存储 char pointer（在 std::variant 以及小的原始类型中使用它），但将 allocator 作为即使使用空的stateless allocator（如std::allocator），成员也会使我的对象的大小翻倍。

【问题讨论】：

我记得读过所有分配器实例都是可互换的。因此，如果它成立，您可以像您的第二个版本一样传递一个未命名的临时对象。
我认为您可能指的是 Allocator::is_always_equal （参见表格底部的name requirements），它告诉您两个实例对于特定的分配器类型是否可以互换，但遗憾的是不是分配器的要求。
你甚至不能假设Allocator默认可构造，所以你需要从用户那里得到一个Allocator实例。

标签： c++ allocator

【解决方案1】：

即使分配器为空，它仍然会影响对象大小。在 C++20 中，我们将使用 [[no_unique_address]] attribute 来解决这个问题（现在在 GCC 9 和 Clang 9 中实现）。你可以写：

template<class Alloc>
class S {
    int member;
    [[no_unique_address]] Alloc allocator_;
};

对于空类Empty_allocator，sizeof(S<Empty_allocator>) 将等于sizeof(int)。

如果没有这个属性，标准技巧是使用empty base class optimization，从分配器本身派生你的类。例如，在 libstdc++ 的 std::vector 实现中使用了这种方法：

  template<typename Tp, typename Alloc>
    struct Vector_base
    {
      typedef typename __gnu_cxx::__alloc_traits<Alloc>::template
          rebind<Tp>::other Tp_alloc_type;

      struct Vector_impl : public Tp_alloc_type
      { ... };

      const Tp_alloc_type& M_get_Tp_allocator() const _GLIBCXX_NOEXCEPT
      { return *static_cast<const Tp_alloc_type*>(&this->M_impl); }

      Alloc get_allocator() const _GLIBCXX_NOEXCEPT
      { return Alloc(M_get_Tp_allocator()); }

      Vector_impl& M_impl;
    };

【讨论】：

【解决方案2】：

如果您打算只使用默认的standard library allocator，那么您不必将分配器作为您的类中的一个字段。

std::allocator 类模板是所有使用的默认分配器如果没有用户指定的分配器，则为标准库容器假如。默认分配器是无状态的，即所有实例给定的分配器是可互换的，比较相等并且可以 释放由任何其他相同实例分配的内存分配器类型。

当您使用模板时 - API 用户可以指定一些自定义状态完整分配器，在这种情况下您将需要一个字段。

您也可以直接使用new[]/delete[]，而无需任何分配器。或者您可以重写func_that_allocates 以便仅使用堆栈内存。即替换：任何std::vector 与std::array 任何std::string 与char tmp_str[128] = {'\0'}; 等。

【讨论】：