在C ++中使用std :: allocator而不是new有什么优势？

Question 1

我刚刚读过有关std::allocator。我认为，使用它而不是使用newand更复杂delete。

随着allocator我们必须明确分配堆内存，构建它，消灭它，然后终于解除分配内存。那么为什么创建它呢？

在什么情况下可以使用它，何时应使用它代替new和delete？

Question 2

std::allocator是标准库容器的默认内存分配器，您可以替换自己的分配器。这使您可以控制标准容器如何分配内存。但是我认为您的问题不是std::allocator专门针对的，而是分配内存的策略，然后在该内存中构造对象，而不是使用new T[N]。

这样new T[N]做的原因是不允许您控制调用什么构造函数。而且它迫使您同时构造所有对象。例如，std::vector在您只想偶尔分配的情况下，这很糟糕。

使用原始内存分配器，您可以分配一定数量的内存，这决定了您的容量。然后，当用户将项目添加到向量中时（使用他们选择的构造函数），您可以在此内存中适当地构造对象。

然后，当内存不足时，您会分配更多的内存，通常是内存的两倍。如果std::vector使用new T[N]，则每次您要添加或删除元素时都必须重新分配，这对于性能而言是很糟糕的。您还将被迫对所有对象使用默认构造函数，这对std::vector可以容纳的对象类型施加了不必要的限制。

Question 3

我认为，使用它而不是使用new和delete更为复杂。

是的，但这并不意味着要替换new和delete，它具有不同的用途。

使用分配器，我们必须显式分配堆内存，构造它，销毁它，然后最后释放该内存。

那么为什么创建它呢？

因为有时您希望将分配和构造分为两个步骤（并且类似地将销毁和重新分配分为两个步骤）。如果您不想这样做，请不要使用分配器，new而应使用。

在什么情况下可以使用它，何时应使用它代替new和delete？

当你需要一个分配器的行为，而不是行为new和delete，很明显！典型的情况是在实现容器时。

考虑以下代码：

std::vector<X> v;
v.reserve(4);        // (1)
v.push_back( X{} );  // (2)
v.push_back( X{} );  // (3)
v.clear();           // (4)

在这里，第（1）行必须为四个对象分配足够的内存，但尚未构造它们。然后，第（2）和（3）行必须将对象构造到分配的内存中。然后，第（4）行必须销毁这些对象，但不能取消分配内存。最后，在向量的析构函数中，所有内存都可以被释放。

因此，向量不能仅使用new X()或delete &m_data[1]创建和销毁对象，它必须与构造/销毁分开执行分配/重新分配。容器的分配器模板参数定义了应用于（取消）分配内存和构造/销毁对象的策略，从而可以自定义容器的内存使用。默认策略是std::allocator类型。

因此，当需要分配器时（例如使用容器时），可以使用std::allocator分配器；而当您不想提供自定义分配器而只需要标准分配器时，可以使用分配器。

您不使用分配器代替new和delete。

Question 4

分配器是STL中非常重要的概念。每个容器都可以将分配器作为参数。然后将使用此分配器而不是标准分配器执行分配。

这很有用，例如用于在池中分配相同大小的对象，以提高性能，或者在有需要对象驻留的特殊内存区域时可能是必要的。

分配和构造的步骤是分开的，因为例如对于vector（std::vector::reserve），重要的是能够分配内存以供将来使用，但尚未在其中创建对象。

作为一个例子可以编写一个分配器为一类，包含固定尺寸数组，并使用该阵列，以对于一些标准集装箱提供存储器。然后，您可以在堆栈上拥有该类的实例，从而完全避免为程序的某些部分分配堆。

在此SO帖子中查看更多示例。

[...]什么时候应该使用[...]

当您有特定需求时，最重要的是编写自己的通用容器时。

Question 5

本std::allocator是为了让开发人员的内存是如何分配的更多的控制。在许多嵌入式系统中，内存受约束且类型不同。可能数量不多。另外，要尽量减少内存分配以避免碎片问题。

分配器还允许从不同的内存池进行分配。因此，例如，从小块内存池中分配小块将更为有效。

Question 6

你的直觉是对的。在90％的情况下，请使用new。但是，请注意诸如地图数据结构之类的结构。它的默认模板参数之一是class Alloc = allocator<pair<const Key,T>，它定义类如何创建事物的新实例并管理现有实例。这样，您理论上可以创建自己的分配器，然后将其用于现有数据结构。由于new和delete是函数而不是类，因此必须具有std::allocator来表示它们并使它们成为有效的模板参数。

Question 7

new并且delete是在动态内存中创建对象并对其进行初始化的直接方法。分配器的功能更多，因为它们可以完全控制上述阶段。

使用分配器，我们必须显式分配堆内存，构造它，销毁它，然后最后释放该内存。

实际上，不应将分配器用于“正常”代码，new并且delete同样可以。考虑一个类似的类std::map，通常将其实现为树：每删除一个持有的对象，您是否需要释放整个叶子？分配器允许您销毁该对象，但要保留内存，以使您不必再次要求它。

此外，如果您知道用于它的控制的更多优化方法（对于newand不可能），则可以专门针对某种类型的分配器delete。

Question 8

该STL成员的原因是使开发人员可以更好地控制内存。我的意思是，例如，新运算符本身实际上并不是一个操作。最基本的做法是保留内存，然后用对象填充该空间。

尽管我无法直截了当地提出一个特定的实际案例，但是您应该使用std::allocator诸如此类的方法，例如，某个给定对象的破坏可能会影响内存中的其他对象。

假设出于争论的目的，您创建了一种向量，该向量的每个元素都与内存中的其他对象双链接，并且您希望在删除该向量时链接的对象将引用删除回它。

Question 9

你很困惑。std::allocator通话/使用new和delete。它只是C ++内存层次结构中的另一个级别，用于满足C ++标准库的各种需求，尤其是容器，但也可以满足其他类型。C ++库容器使用分配器自动管理所包含元素的内存。没有它，事情将变得更加繁琐，因此将更加难以使用。此外，分配器可用于执行不同的内存管理技术，例如堆栈分配，线性分配，堆分配，池分配等。

C ++内存“层次结构”

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|Applications   |
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      |
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|C++ library (std::allocator)|
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      |
______↓______________________________________________________________________________
|C++ primitives (new/delete, new[]/delete[], ::operator new()/::operator delete())  |
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      |
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|malloc/free|
|___________|
      |
______↓______________
|OS APIs, syscalls  |
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这是正常的调用流程，但是应用程序可以直接调用malloc / free或new / delete甚至OS API。您会看到所有内容都是抽象的。上面的级别抽象了一个较难的特性，并将其包装在易于使用的程序包中。