C++:35---动态内存allocator类

引言：

• 在介绍allocator之前，先看一下下面的案例

• new表达式分配了50个string。但是我们可能没有使用到50个string。但是那些没有被使用到的string也被初始化了并且申请了内存空间，这样就造成了内存的浪费 

string *const p = new string[50];
string s;
string *q = p;

while (cin >> s && q != p + n) //输入stirng
    *q++ = s;
delete[] p;//释放p指向的数组

一、allocator类简介

• 头文件
• 标准库allocator类帮助我们将内存分配和对象构造分离开来。它分配的内存是原始的、未构造的

• a.address(x); //返回某个对象的地址，等同于&x
• a.max_size();//返回可成功配置的最大量

二、allocator类的使用

使用方法：

• 第一步：使用allocator<>模板定义一个特定类型的allocator类对象
• 第二步：使用allocate()函数分配一块指定大小的内存，该内存中的对象都是未构造的
• 第三步：使用construct()函数对指定位置的元素就行初始化
• 第四步：如果某个位置的元素不想使用就调用destroy()函数来销毁它们（但是空间还没有释放）。如果该位置需要重新使用就调用allocate()函数来初始化。如果不再使用进行下一步
• 第五步（依情况而选）：元素销毁之后，可以调用deallocate()函数来释放内存

三、allocate函数

• 功能：allocator模板定义出来的类对象并没有分配内存空间，只是定义了一个对象。此后需要调用allocate()函数来指定分配的元素个数
• 特点：allocate()函数分配的元素都是未初始化的，因此不能够直接使用。后面会介绍使用construct()函数来初始化
• 返回值：返回allocator类对象的首元素地址

allocator<string> alloc;  //可以分配string的allocator对象，此时还不占用内存空间
auto const p = alloc.allocate(10); //分配n个未初始化的string

四、construct函数

• 功能：allocate()函数分配的内存元素都是未初始化的，因此不能够直接使用，需要调用该函数来对指定位置的元素进行初始化
• 特点：参数1位一个地址，参数2以及之后的参数是可变的（用来对参数1指定的位置进行初始化的元素）

allocator<string> alloc;
auto const p = alloc.allocate(10); 
auto q=p; //q指向最后构造的元素之后的位置

//在q位置进行构造，然后指针再向后偏移一个元素的大小
alloc.construct(q++);       //*q为空字符串
alloc.construct(q++,10,'c');//*q为10个c的字符串（cccccccccc）
alloc.construct(q++,"hi");  //*q为hi

还未构造对象就直接使用是错误的：

cout<< *p <<endl;  //正确，使用stirng的输出运算符
cout<< *q <<endl;  //错误，q最后++指向一块未构造的内存

五、destroy函数

• 功能：当我们使用完对象之后，如果不再需要该对象，就可以调用该函数来销毁指定的元素
• 参数：为一个指定位置元素的地址

• 在循环开始处，q指向最后一个构造的元素的下一个位置，我们将其传入destroy函数中，然后循环递减逐渐释放内存 

while(q!=p)
    alloc.destroy(--q);  //销毁指定位置的元素

六、deallocate函数

• 功能：如果destroy函数销毁指定位置的元素之后，该位置不再使用，就可以调用该函数来释放该位置的内存空间
• 参数：参数1是要销毁的内存起始地址，参数2是要销毁的个数
• 注意：参数1的指针不能为空

• 上面我们调用了destroy函数销毁了所有的元素，接下来我们调用deallocate函数将所有的元素内存释放 

alloc.deallocate(p,10);

七、拷贝和填充未初始化内存的算法

• 标准库为allocator类定义了两个伴随算法。可以在未初始化内存中创建对象
• 头文件：#include<memory>

uninitialized_copy函数返回递增后的目的位置迭代器

演示案例：

• 我们现在有一个int型的vector。然后我们创建一个2倍vector对象的动态内存，然后在动态内存的前半部分拷贝vector的对象。后半部分用指定的值填充

vector<int> vi = { 1,2,3,4,5 };      //分配一个vector数组
allocator<int> alloc;
auto p=alloc.allocate(vi.size() * 2);//分配一个2倍vector大小的动态内存

auto q = uninitialized_copy(vi.begin(), vi.end(), p); //动态内存前半部分拷贝vector的内存，uninitialized_copy函数返回递增后的目的位置迭代器（alloc中间位置的地址）
uninitialized_fill_n(q,vi.size(),666);  //动态内存后半部分，全部使用666数组初始化