使用 operator new 和placement new 创建非默认可构造对象的动态数组答案

【问题标题】：Using operator new and placement new to create a dynamic array of non-default constructible objects使用 operator new 和placement new 创建非默认可构造对象的动态数组
【发布时间】：2021-06-03 23:12:51
【问题描述】：

我是placement new 的新手，所以我想将分配与初始化分开，使用它沿operator new 分配和构造我的用户定义类型class Foo 的数组。

这是我尝试过的：

struct Foo{
    Foo(int x) : x_(x){
        std::cout << "Foo(int)\n";
    }
    ~Foo(){
        std::cout << "~Foo()\n";
    }
    int x_ = 0;
};

int main(){

    Foo* pf = static_cast<Foo*>(operator new[](10 * sizeof(Foo) ) );

    for(int i  = 0; i != 10; ++i)
        new(pf + i)Foo(i * 7);

    for(int i = 0; i != 10; ++i)
        std::cout << pf[i].x_ << ", ";
    std::cout << '\n';

    for(int i = 0; i != 10; ++i)
        pf[i].~Foo();

    operator delete[](pf);

}

代码看起来运行良好，所以如果我遗漏了什么，请指导我。这是否类似于class allocator 的工作方式？（将分配与初始化分开）。

【问题讨论】：

这对我来说看起来很好，但是如果 Foo 过度对齐，这将不尊重 Foo 的对齐要求。如果 Foo 是模板类型，我会将其更改为 Foo* pf = static_cast<Foo*>(operator new[](10 * sizeof(Foo), std::align_val_t{alignof(Foo)} ) );。
我会完全摆脱operator new[]和operator delete[]，并使用std::aligned_storage作为数组，例如：using elemType = std::aligned_storage_t<sizeof(Foo), alignof(Foo)>; elemType data* = new elemType[10]; Foo* pf = reinterpret_cast<Foo*>(data); ... for(int i = 0; i < 10; ++i) { new (pf+i) Foo(...); } ... for(int i = 0; i < 10; ++i) pf[i].~Foo(); ... delete[] data;
你可以使用std::vector，就像你可以使用emplace数据一样。更简单，更易于维护。
@RemyLebeau elemType *data = ...（错字）

标签： c++ new-operator placement-new

【解决方案1】：

如果我遗漏了什么，请指导我。

对于Foo 来说似乎很好。但更一般地说，这种方法不是异常安全的。如果其中一个类构造函数抛出，那么您的分配泄漏并且之前构造的对象不会被销毁。

这是否类似于类分配器的工作方式？

非常相似。一些不同之处：

std::allocator<T>::allocate 使用 ::operator new(std::size_t, std::align_val_t) 和 std::allocator<T>::deallocate 调用 ::operator delete(void*, std::align_val_t)，因为 C+++17。这是支持过度对齐类型所必需的。
从技术上讲，您永远不会启动阵列的生命周期。这在实践中不是什么大问题。没有任何实用的方法可以在重用内存中创建动态数组。虽然，从 C++20 std::allocator<T>::allocate 实际上确实启动了 T 数组的生命周期（而不启动对象的生命周期）。从技术上讲，没有办法在标准 C++ 中为非平凡类型实现它。

【讨论】：

如果使用std::allocator<T>::allocate 有没有办法用pf 来调用std::allocator<T>::deallocate 而不是data 或者你仅限于在data 上调用.deallocaate()，获得的实际指针是.allocate()?
@DavidC.Rankin 我对data 的意思感到困惑？
抱歉造成混淆，我在godbolt source 上查看此内容，其中定义ALLOCA 触发了std::allocator 的使用。（这可能应该是一个单独的问题——我稍后会删除 cmets，但我很好奇我是否看对了）
@DavidC.Rankin 是的，使用分配器与使用 std::aligned_storage 完全不同。您将operator ::new 的结果传递给operator ::delete，并将std::allocator::allocate 的结果传递给std::allocator::deallocate，就像您将new 的结果传递给delete 或delete[]。
谢谢你——这就是我被挂断的地方。