C++ 自定義分配器大小參數作為模板參數引發編譯器錯誤

Question

當我為我的容器使用自定義分配器時，以下代碼給了我預期的結果（保持大小 sz 作為全局變量）

#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;
}

當我嘗試使用大小作為類的模板參數時，此版本的代碼給了我編譯器錯誤

#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

要從類型T的分配器獲取某種類型U的分配器，使用成員別名模板std::allocator_traits::rebind_alloc<U> [allocator.traits.types]：

Alloc::rebind<T>::other如果Alloc::rebind<T>::other有效並表示一個類型； 否則， Alloc<T, Args>如果Alloc是形式Alloc<U, Args>的類模板實例化，其中Args是零個或多個類型參數； 否則， rebind_alloc的實例化是rebind_alloc 。

請注意， Args是類型模板參數。 在您的分配器中沒有rebind 。 在第一種情況下，使用Alloc<U> ， Args為空。 但是在第二種情況下，第二個模板參數是非類型參數，它不能被Args匹配。

您需要手動添加rebind成員結構：

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

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

另請注意，對於某些通用類型S ，您的分配器已損壞。 首先，默認情況下會初始化buf構造sz對象S 。 然后，在破壞現有的之前，它將通過在同一位置新構造S來覆蓋它。 類似的事情發生在重新分配時。 這可能會導致未定義的行為。 有關詳細信息，請參閱此問題和此問題。

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在現已刪除的答案中提出了以下解決方案：從std::allocator<T>繼承：

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

代碼編譯並運行，但是... StaticAllocator::allocate和StaticAllocator::deallocate沒有被調用（至少在 libstdc++ 中）。 原因是內部std::vector總是使用rebind來獲取分配器類型：

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

rebind繼承自std::allocator<T>並返回std::allocator而不是StaticAllocator 。 這就是為什么您仍然必須在StaticAllocator提供自己的rebind 。