在 C++ 容器中作为模板参数提供的分配器和作为构造函数参数提供的分配器之间的区别？

Question

为 STL 容器（例如 std::vector）提供分配器作为模板参数有什么区别，例如：

std::vector<int, std::allocator<int>> some_ints;

并提供一个分配器作为构造函数参数，例如：

std::allocator<int> temp;
std::vector<int> some_ints(temp);

考虑到它们不是同一个东西（即一个提供一个类型，另一个提供一个类型实例）并且可以彼此分开使用，那么它们的优点是什么？

Answer 1

可以分开使用吗？

模板参数只提供类型。你仍然需要一个实例。不可分离。

就像有一个函数template<typename Type> f(Type instance);，问Type和instance有什么区别，能不能单独使用，各自有什么优势。如果您确实了解什么是模板、类型和实例/对象，这没有多大意义。

（为简单起见是 c++11）

这里有vector 的类型模板：

template<
    class T,
    class Allocator = std::allocator<T>
> class vector;

这是默认构造函数：

explicit vector( const Allocator& alloc = Allocator() );

总是有一个Allocator 的实例作为alloc 参数提供。在这方面，所有其他调用都是相似的。默认情况下，它是默认构造的新 Allocator 对象。因此，从语义上讲，每当您不使用指定allocator 参数的向量时，您确实会创建新的Allocator 对象（在默认情况下很可能什么都不做，但程序的逻辑流程如所述）。

你不能传递不适合 Allocator 的东西，因为你会得到类型不匹配，或者在这种情况下恰好是替换失败。

在不触及vector 的定义的情况下，您可以做的一个非常非标准的做法是定义派生自Allocator 的DerivedAllocator 实例化它并作为参数传递。比如：

vector<T> v( DerivedAllocator<T>() );

但我无法想出一个用于这种构造的用例。有一个很好的用例，请参阅下面的附录。

Allocator 模板参数有什么用处？

在某些系统中，您拥有不止一种类型的内存，因此提供单独的分配器（确切地说是单独的分配器类型）可能很有用。例如：SRamAllocator、RamAllocator等

这在嵌入式系统中很常见。我知道在某个地方有一个内存模型在实现中实际上并没有释放，当你释放它时它是一个丢失的块。它本质上是一个移动指针。理由是它非常快，因为它没有任何逻辑来跟踪由freeing 引起的“漏洞”块。您不会希望在具有大量 new/delete 模式的场景中使用它。

allocator 构造函数参数有什么用处？

在有状态分配器的情况下是有意义的。想象一下，您想拥有两个相同类型的存储。例如。跟踪一些内存使用情况，或者您拥有多个逻辑“内存库”的任何原因。您可能希望为程序中的每个线程创建一个分配器，这样更容易维护正确的 CPU/内存关联。

当你创建一个新对象时，你需要告诉实例应该由哪个分配器来处理它。

从技术上讲，您可以只为每个实例使用不同的类型来实现所有内容，但这会降低可能的运行时动态的可用性。

注意：默认分配器和 c++11 之前的自定义分配器不允许有状态，因此它们基本上是以完全静态的方式实现的。实际上，您使用的分配器实例并不重要。这就是默认 Allocator() 有效的原因。

所以，理论上人们不需要实例化它们，并且可以只使用类型和静态接口......如果标准这么说的话。但是故意不这样做是为了允许分配器类型具有内部状态（这句话是个人意见）。

重要附录：我错过了 c'tor 参数分配器的一项重要功能，这很可能是 存在的理由。 多态分配器。这里有详细描述：polymorphic_allocator: when and why should I use it?

基本上，使用不同的Allocator 类型会改变对象的整个类型，因此最终会得到基本相同的对象，只是分配器不同。这在某些情况下是非常不希望的。为了避免这种情况，可以编写多态分配器并在类型中使用基分配器，并将具体实现作为运行时参数。 因此，可以使用不同的存储引擎拥有完全相同类型的对象。因此使用参数有一些开销，但它减少了分配器的状态，从被烙印到类型上，更多的是一种实现详细。

Answer 2

它们实际上是完全相同的东西。

在第一个示例中，向量的默认构造函数默认构造一个您指定类型的分配器。

在第二个中，您自己提供了分配器；它恰好匹配容器分配器的默认类型。

两个例子都使用了默认参数；一个是默认函数参数，另一个是默认模板参数。但每种情况下的最终结果都完全相同。

这是一个示范性的例子：

// N.B. I've included one non-defaulted argument to match
// the vector example, but you could omit `T1` entirely and
// write e.g. `Foo<> obj4`.
template <typename T1, typename T2 = int>
struct Foo
{
   Foo(T2 x = 42) : x(x) {}

private:
   T2 x;
};

int main()
{
   Foo<char, int> obj1;      // like your first example
   Foo<char>      obj2(42);  // like your second example
   Foo<char>      obj3;      // this is more common

   // obj1, obj2 and obj3 are not only of identical type,
   // but also have identical state! You just got there
   // in different ways.
}