我可以使用分配器对象来释放另一个分配器分配的内存吗？

Question

据我所知，库引入了std::allocator来分配未初始化的未构造内存块。 所以：

std::allocator<int> a;
auto ptr = a.allocate(100);
auto e = ptr;
while (e != ptr + 5)
    a.construct(e++, 0);

for (auto tmp = ptr; tmp != e; )
    std::cout << *tmp++ << ", ";
std::cout << std::endl;

std::allocator<int> a2;
std::allocator<int> a3 = a;

for (auto tmp = ptr; tmp != e; )
    a.destroy(tmp++);

//for (auto tmp = ptr; tmp != e; )
//  a2.destroy(tmp++); // is it UB using a2 here to destroy elements?

//for (auto tmp = ptr; tmp != e; )
//  a3.destroy(tmp++); // is it UB also?

a.deallocate(ptr, 100); // ok
//a2.deallocate(ptr, 100); // UB or OK?
//a3.deallocate(ptr, 100); // UB or ok?

• 我不确定的是，使用另一个分配器a2 、 a3对象（其中一个）来释放（解除分配）由a分配的内存是否是未定义行为？

• 如果可以的话，为什么像std::vector这样的类有一个分配器对象，而不仅仅是创建一个临时对象来分配/释放内存？

请澄清以上问题。

Answer 1

我对标准的阅读说这是未定义的行为，除非分配器比较相等。 表 34：Cpp17Allocator 要求 [tab:cpp17.allocator]状态

a.deallocate(p,n)

那

要求： p应是先前对allocate调用返回的值，该值未被中间调用对deallocate无效。 n应匹配传递给allocate以获得此内存的值。

其中a是分配器类型的左值。 由于allocate是一个成员函数，我将引用文本中allocate的使用解释为a.allocate ，这意味着您需要相同或相等的对象来释放分配的内容。

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这当然意味着像vector这样的东西在需要时不能临时创建，并且需要将分配器保留为成员。

Answer 2

您可以在此处阅读有关分配器的规范： https : //en.cppreference.com/w/cpp/named_req/Allocator 。 它们在不同的标准版本中略有变化，但我会写关于 C++17 和 20 的版本。

当您使用分配器a1分配内存时，如果a1 == a2 ，它只能由不同的分配器a2释放。引用标准：

a1 == a2
仅当从每个分配的存储可以通过另一个解除分配时才返回true 。

std::allocator<T>通常实现为没有状态的空类型。 std::allocator<T>::is_always_equal::value为true ，所以所有std::allocator<T>对象都相等。 因此，两种解除分配都得到了很好的定义。

如果它是一个有状态的分配器，在AllocatorT a3 = a1 ， a1 == a3应该是true ，所以你可以安全地释放它。 AllocatorT a2; default 构造它，并且a2 == a1可能不是真的，所以你不能用a2解除分配。

在 C++17 中，你也可以做AllocatorT a3 = std::move(a1); . 这意味着您不能再使用a1解除分配（除非移动后a1 == a3 ），而只能使用a3 。 这在 C++20 中已更改，因此您只能复制分配器。

目前，大多数容器实现都包含一个从分配器继承的对象，因此如果它是空的，则使用空基优化，这样它就不会占用任何额外的字节。 因此，即使所有对象始终相同，使用 0 个额外字节来存储分配器也没有什么坏处（如果它是有状态的，则无论如何都需要存储一个对象以解除分配）。 在 C++20 中，这可能会使用[[no_unique_address]]属性来实现，以获得相同的效果。