C++ 自定义分配器大小参数作为模板参数会引发编译器错误

Question

当我为容器使用自定义分配器时，以下代码给出了预期的结果(将大小 sz 保留为全局变量)

#include <cstddef> /* size_t */
#include <new> /* Only for bad_alloc */
#include <vector>
using std::vector;
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;
std::size_t constexpr sz = 4;
template <typename T> class StaticAllocator {
protected:
    static T buf[sz];
public:
    typedef T value_type;
    T* allocate(std::size_t const n) {
        if (n > sz) throw std::bad_alloc();
        return buf;
    }
    void deallocate(T*, std::size_t) {}
};
template<typename T> T StaticAllocator<T>::buf[sz];
int main(void) {
    std::vector<char, StaticAllocator<char> > v;
    v.push_back('a');
    v.push_back('b');
    for (auto const& i : v) cout << i << endl;
}

当我尝试使用大小作为类的模板参数时，此版本的代码会出现编译器错误

#include <cstddef> /* size_t */
#include <new> /* bad_alloc */
#include <vector>
using std::vector;
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;
template<typename T, std::size_t sz> class StaticAllocator {
protected:
    static T buf[sz];
public:
    typedef T value_type;
    T* allocate(std::size_t const n) {
        if (n > sz) throw std::bad_alloc();
        return buf;
    }
    void deallocate(T*, std::size_t) {}
};
template<typename T, std::size_t sz> T StaticAllocator<T, sz>::buf[sz];
int main(void) {
    std::vector<char, StaticAllocator<char, 4> > v;
    v.push_back('a');
    v.push_back('b');
    for (auto const& i : v) cout << i << endl;
}

Answer 1

获取某种类型的分配器U来自类型 T 的分配器，成员别名模板 std::allocator_traits::rebind_alloc<U> 使用[allocator.traits.types]:

Alloc::rebind<T>::other if Alloc::rebind<T>::other is valid and denotes a type; otherwise, Alloc<T, Args> if Alloc is a class template instantiation of the form Alloc<U, Args>, where Args is zero or more type arguments; otherwise, the instantiation of rebind_alloc is ill-formed.

请注意Args是类型模板参数。在你的分配器中没有 rebind 。第一种情况Alloc<U>使用，Args是空的。但在第二种情况下，第二个模板参数是一个非类型参数，它无法与 Args 匹配。 .

您需要手动添加rebind成员结构:

template<typename T, std::size_t sz>
class StaticAllocator {
    // ...

    template<class U>
    struct rebind {
        using other = StaticAllocator<U, sz>;
    };
};

另请注意，您的分配器对于某些通用类型 S 已损坏。第一，buf将默认构造 sz 进行初始化对象 S 。然后，它将被新构造的 S 覆盖。在销毁现有位置之前先将其放在同一位置。重新分配时也会发生类似的情况。这可能会导致未定义的行为。请参阅this和 this询问一些细节。

<小时/>

现已删除的答案中提出了以下解决方案:继承自 std::allocator<T> :

template<typename T, std::size_t sz> class StaticAllocator : 
    public std::allocator<T> {
// ...
};

代码编译并运行，但是... StaticAllocator::allocate和StaticAllocator::deallocate不被调用(至少在 libstdc++ 中)。原因是内部std::vector总是uses rebind 获取分配器类型:

using Tp_alloc_type = 
    typename gnu_cxx::alloc_traits<Alloc>::template rebind<Tp>::other;

rebind继承自 std::allocator<T>它返回 std::allocator而不是StaticAllocator 。这就是为什么您仍然需要提供自己的 rebind在StaticAllocator .