自定义指针类型和容器/分配器typedef

Question

C ++标准容器和分配器为容器使用的指针类型提供typedef，即：

typename std::vector<T>::pointer
typename std::vector<T>::const_pointer

用于创建typedef的实际指针类型是通过std::allocator_traits确定的

typedef typename std::allocator_traits<Allocator>::pointer pointer;

由于每个容器也有一个value_type类型定义中，想必目的pointer的typedef是一些奇怪的情况下使用的指针类型比其他东西value_type* 。 我从来没有亲自看到类似的用例，但我认为标准委员会希望提供使用容器的自定义指针类型的可能性。

问题是，这似乎与为std::allocator_traits的函数提供的定义不一致。 具体来说，在std::allocator_traits我们有construct函数，它被定义为：

template <class T, class... Args>
static void construct(Alloc& a, T* p, Args&&... args);

...只调用a.construct(p, std::forward<Args>(args)...)

但请注意，此函数不对自定义指针类型进行任何规定。 参数p是一个普通的本机指针。

那么，为什么这个函数的定义不是这样的：

template <class... Args>
static void construct(Alloc& a, typename Alloc::pointer p, Args&&... args);

似乎没有这个，使用std::allocator_traits<Alloc>::construct容器如果与定义一些自定义指针类型的Allocator一起使用将会失败。

那么，这里发生了什么？ 或者我是否误解了首先使用pointer typedef的目的？

Answer 1

这种二分法是有目的的，并不存在问题。 construct成员函数通常如下所示实现：

template <class U, class ...Args>
void
construct(U* p, Args&& ...args)
{
    ::new(static_cast<void*>(p)) U(std::forward<Args>(args)...);
}

即它转发到new位置，这又有这个签名：

void* operator new  (std::size_t size, void* ptr) noexcept;

所以最终你需要一个“真正的”指针来调用新的位置。 并且为了传达需要构造的对象的类型，在指针类型（例如U* ）中传递该信息是有意义的。

对于对称性， destroy也是根据实际指针来表达的，通常如下所示实现：

template <class U>
void
destroy(U* p)
{
    p->~U();
}

“花式指针”的主要用例是将对象放入共享内存中。 名为offset_ptr的类通常用于此目的，并且可以创建分配器以分配和释放offset_ptr引用的offset_ptr 。 因此allocator_traits和allocator根据pointer而不是value_type*来allocate和deallocate函数流量。

所以问题出现了：如果你有一个pointer ，需要一个T* ，你会怎么做？

我知道有两种技术可以从pointer p创建T*

1. std::addressof(*p);

取消引用pointer p ，必须根据标准生成左值。 然而，能够放松这个要求会很好（例如，考虑一个返回代理引用的pointer例如vector<bool>::reference ）。 指定std::addressof将T*返回给任何左值：

template <class T> T* addressof(T& r) noexcept;

2. to_raw_pointer(p); // where: to_raw_pointer(p); // where:

template <class T>
inline
T*
to_raw_pointer(T* p) noexcept
{
    return p;
}

template <class Pointer>
inline
typename std::pointer_traits<Pointer>::element_type*
to_raw_pointer(Pointer p) noexcept
{
    return ::to_raw_pointer(p.operator->());
}

这会调用pointer的operator->() ，它将直接返回T*或转发到直接或间接返回T* 。 所有pointer类型都应该支持operator->() ，即使它引用了bool 。 这种技术的缺点是当前operator->()需要不被调用，除非pointer是dereferenecable。 应该在标准中解除这一限制。

在C ++ 14中，第二个重载的返回类型（实际上两个都是重载）可以方便地替换为auto 。

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如果你有一个T*并希望构建一个pointer ，那你就不走运了。 没有可移植的方式来转换这个方向。

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还要注意这个关于vector::data()成员函数的返回类型的切向相关的LWG问题 。 它在value_type* ， pointer和后退之间反弹，并且当前（并且有目的地）为value_type* 。