分配器感知`std::array`风格的容器？

Question

我正在编写一些处理密码机密的代码，并且我创建了一个自定义的 ZeroedMemory 实现 std::pmr::memory_resource，它处理释放时清理内存并使用您必须使用的魔法进行封装，以防止优化编译器被忽略离开手术。这个想法是避免专门化std::array，因为缺少虚拟析构函数意味着类型擦除后的销毁会导致内存在没有被清理的情况下被释放。

不幸的是，后来我意识到std::array 不是AllocatorAwareContainer。我的std::pmr::polymorphic_allocator 方法有点误导，因为显然std::array 中没有空间来存储指向特定分配器实例的指针。尽管如此，我还是无法理解为什么不允许使用 std::allocator_traits<A>::is_always_equal::value == true 的分配器，并且我可以轻松地将我的解决方案重新实现为通用 Allocator 而不是更易于使用的 std::pmr::memory_resource...

现在，我通常可以只使用std::pmr::vector，但std::array 的一个不错的功能是数组的长度是类型的一部分。例如，如果我正在处理一个 32 字节的密钥，我不必进行运行时检查以确保传递给我的函数的 std::array<uint8_t, 32> 参数实际上是正确的长度。事实上，这些都很好地转换为 const std::span<uint8_t, 32>，它极大地简化了需要与 C 代码互操作的函数的编写，因为它们使我能够基本上免费地处理来自任何来源的任意内存块。

具有讽刺意味的是，std::tuple 采用分配器...但我不寒而栗地想象处理 32 字节 std::tuple<uint8_t, uint8_t, uint8_t, uint8_t, ...> 所需的 typedef。

那么：是否有任何标准类型可以保存固定数量的同质类型项目，例如std::array，但可以感知分配器（并且最好将项目存储在连续区域中，因此它可以向下 -转换为std::span)？

Answer 1

您需要编译器和操作系统的合作才能使这种方案发挥作用。 P1315 是解决编译器/语言方面的建议。至于操作系统，您必须确保内存从未被分页到磁盘等，才能真正实现零内存。

Answer 2

这听起来像是一个 XY 问题。您似乎在滥用分配器。分配器用于处理运行时内存分配和释放，而不是挂钩堆栈内存。您正在尝试做的事情——使用后将内存归零——实际上应该使用析构函数来完成。您可能想为此编写一个课程Key：

class Key {
public:
    // ...
    ~Key()
    {
        secure_clear(*this); // for illustration
    }
    // ...
private:
    std::array<std::uint8_t, 32> key;
};

您可以轻松实现迭代器和跨度支持。而且您不需要使用分配器。

如果你想减少样板代码并使新类自动迭代器/跨度友好，请使用继承：

class Key :public std::array<std::uint8_t, 32> {
public:
    // ...
    ~Key()
    {
        secure_clear(*this); // for illustration
    }
    // ...
};