C++ 具名要求： 分配器 (Allocator)

封装访问/寻址，分配/解分配，以及对象的构造/析构的策略。

可能需要分配或释放内存的每个标准库组件，从 std::string、std::vector 和 std::array 以外的所有容器，到 std::shared_ptr 和 std::function，都通过分配器 (Allocator) 进行这些操作：分配器是满足下列要求的类类型对象。

某些要求是可选的：模板 std::allocator_traits 为所有可选要求提供默认实现，且所有标准库容器和其他具分配器类，都是通过 std::allocator_traits 访问分配器，而并不直接访问。

要求

给定

• 无 cv 限定的对象类型 T
• 针对类型 T 的分配器 (Allocator) 类型 A
• A 类型的对象 a
• B，为针对某个无 cv 限定的对象类型 U 的对应分配器 (Allocator) 类型（重绑定 A 所得）
• B 类型的对象 b
• allocator_traits<A>::pointer 类型的值 ptr，由调用 allocator_traits<A>::allocate() 所获得
• allocator_traits<A>::const_pointer 类型的值 cptr，从 ptr 转换而获得
• allocator_traits<A>::void_pointer 类型的值 vptr，从 ptr 转换而获得
• allocator_traits<A>::const_void_pointer 类型的值 cvptr，从 cptr 或 vptr 转换而获得
• xptr，为针对某各无 cv 限定对象类型 X 的可解引用指针
• r，为从表达式 *ptr 获得的 T 类型的左值
• allocator_traits<A>::size_type 类型的值 n

注：

1. ↑ 仅当此分配器是 SomeAllocator<T, Args> 形式的模板（其中 Args 是零或更多额外的模板类型形参）时，rebind 才是可选的（由 std::allocator_traits 提供）。

缀饰指针

当成员类型 pointer 不是原生指针时，它通常被称为“缀饰指针（fancy pointer）”。这种指针曾为支持分段内存架构而引入，并在当今用于访问在某些不同于原生指针所访问的同质虚拟地址空间的地址空间中所分配的对象。缀饰指针的一个实例是映射的不依赖地址指针 boost::interprocess::offset_ptr，它使得在共享内存和在每个进程中映射到不同地址的映射到内存文件中，分配 std::set 一类的基于结点的数据结构可行。通过类模板 std::pointer_traits ， (C++11 起)缀饰指针可以独立于提供它们的分配器而使用。能用函数 std::to_address 从缀饰指针获得裸指针。 (C++20 起)

标准库

下列标准库组件满足分配器 (Allocator) 要求：

示例

#include <cstdlib>
#include <new>
#include <limits>
 
template <class T>
struct Mallocator
{
  typedef T value_type;
 
  Mallocator () = default;
  template <class U> constexpr Mallocator (const Mallocator <U>&) noexcept {}
 
  [[nodiscard]] T* allocate(std::size_t n) {
    if (n > std::numeric_limits<std::size_t>::max() / sizeof(T))
      throw std::bad_alloc();
 
    if (auto p = static_cast<T*>(std::malloc(n*sizeof(T))))
      return p;
 
    throw std::bad_alloc();
  }
  void deallocate(T* p, std::size_t) noexcept { std::free(p); }
};
 
template <class T, class U>
bool operator==(const Mallocator <T>&, const Mallocator <U>&) { return true; }
template <class T, class U>
bool operator!=(const Mallocator <T>&, const Mallocator <U>&) { return false; }