为什么在 C++23 中 allocate_at_least()？

Question

根据cppref：

std::allocator<T>::allocate_at_least

分配

count * sizeof(T)

字节的未初始化存储，其中

count

是一个不小于

n

的未指定整数值，通过调用

::operator new

（额外的

std::align_val_t

论点可能是 提供），但未指定何时以及如何调用此函数。

然后，这个函数在存储中创建一个

T[count]

类型的数组 并开始其生命周期，但不开始其任何生命周期 元素。

但是，我认为已经存在的

std::allocator<T>::allocate

可以做同样的事情。

为什么在 C++23 中我们需要

std::allocator<T>::allocate_at_least

？

Answer 1

allocate

可能会分配比请求更多的元素，但它无法将实际分配的大小返回给调用者。

这就是

allocate_at_least

的目的，它的实现可能和

allocate

一样，也可能分配完全相同数量的元素，不同的是它能够返回分配给调用者的元素数量，这意味着如有必要，调用者可以使用这些额外的元素。

Answer 2

allocate_at_least

与

allocate

不一样。比较（

allocate

）：

Allocates

n * sizeof(T)

bytes of uninitialized storage...

与（

allocate_at_least

）：

Allocates

count * sizeof(T)

bytes of uninitialized storage，其中

count

是一个未指定的整数值，不小于

n

...

此外，

allocate

返回：

指向

n

类型的对象数组的第一个元素的指针

T

...

当

allocate_at_least

返回时：

std::allocation_result<T*>{p, count}

，其中

p

指向 count

 类型的对象的

数组的第一个元素

T

...

调用者因此获得有关实际分配大小的信息。

动机可见P0401R6；部分动机：

考虑向向量添加元素的代码：

std::vector<int> v = {1, 2, 3};
// Expected: v.capacity() == 3

// Add an additional element, triggering a reallocation.
v.push_back(4);

许多分配器只分配固定大小的内存块，四舍五入请求。我们的底层堆分配器在构造 v 时收到了一个 12 字节 (

3 * sizeof(int)

) 的请求。对于几个实现，这个请求变成了一个 16 字节的区域。

Answer 3

这来自cppref的笔记：

allocate_at_least 主要是为连续的容器提供的，例如std::vector 和 std::basic_string，以便 通过使它们的容量尽可能匹配实际分配的大小来减少重新分配。

“未指定时间和方式” 措辞使得组合或 优化标准库进行的堆外分配 容器，即使这种优化对于直接 调用 ::operator new。比如这个是libc++实现的

在调用 allocate_at_least 之后和构造元素之前， T* 的指针算术在分配的数组中定义明确， 但如果访问元素，则行为未定义。