C++ named requirements: Allocator

オブジェクトのアクセス/アドレッシング、割り当て/解放、および構築/破棄の戦略をカプセル化します。

ストレージの割り当てや解放が必要となる可能性があるすべての標準ライブラリコンポーネントは、 std::string 、 std::vector 、およびすべてのコンテナ （ std::array を除く (C++11以降) および std::inplace_vector (C++26以降) ）から std::shared_ptr および std::function (C++17まで) まで、これらはすべて アロケータ を通じて行われます：以下の要件を満たすクラス型のオブジェクトです。

多くのアロケータ要件の実装はオプションです。なぜなら全ての AllocatorAwareContainer はアロケータに間接的に std::allocator_traits を通じてアクセスし、 std::allocator_traits がそれらの要件に対するデフォルト実装を提供するためです。

要件

与えられた

• T 、 非const、非参照型 (C++11まで) 非constオブジェクト型 (C++11から) (C++17まで) CV修飾されないオブジェクト型 (C++17から) 、
• A 、型 T に対する アロケータ 型、
• a 、型 A のオブジェクト、
• B 、何らかのCV修飾されないオブジェクト型 U に対する対応する アロケータ 型（ A のリバインディングによって得られる）、
• b 、型 B のオブジェクト、
• p 、型 std:: allocator_traits < A > :: pointer の値（ std:: allocator_traits < A > :: allocate ( ) の呼び出しによって得られる）、
• cp 、型 std:: allocator_traits < A > :: const_pointer の値（ p からの変換によって得られる）、
• vp 、型 std:: allocator_traits < A > :: void_pointer の値（ p からの変換によって得られる）、
• cvp 、型 std:: allocator_traits < A > :: const_void_pointer の値（ cp または vp からの変換によって得られる）、
• xp 、何らかのCV修飾されないオブジェクト型 X へのデリファレンス可能なポインタ、
• r 、式 * p によって得られる型 T の左辺値、
• n 、型 std:: allocator_traits < A > :: size_type の値。

注記:

1. ↑ 詳細は以下の fancy pointers も参照のこと。
2. ↑ rebind は、このアロケータが SomeAllocator<T, Args> という形式のテンプレートである場合にのみオプション（ std::allocator_traits によって提供される）です。ここで Args は0個以上の追加のテンプレート型パラメータです。

与えられた

• x1 および x2 、（異なる可能性もある）型 X::void_pointer 、 X::const_void_pointer 、 X::pointer 、または X::const_pointer のオブジェクト

その場合、 x1 と x2 が 等価値の ポインタ値であるとは、 x1 と x2 の両方が、これら4つの型のみを使用した static_cast のシーケンスを用いて、型 X::const_pointer の対応する2つのオブジェクト px1 と px2 に明示的に変換可能であり、かつ式 px1 == px2 が true と評価される場合に限ります。

与えられた

• w1 と w2 、型 X::void_pointer のオブジェクト

次に、式 w1 == w2 および w1 ! = w2 において、いずれか一方または両方のオブジェクトは、 等価な値を持つ X::const_void_pointer 型のオブジェクトで置き換えられても、セマンティクスに変化は生じない。

与えられた

• p1 と p2 、型 X::pointer のオブジェクト

次に、以下の式について p1 == p2 、 p1 ! = p2 、 p1 < p2 、 p1 <= p2 、 p1 >= p2 、 p1 > p2 、 p1 - p2 において、一方または両方のオブジェクトを 等価値を持つ X::const_pointer 型のオブジェクトで置き換えても、セマンティクスに変更は生じません。

上記の要件により、 Container の iterator と const_iterator を比較することが可能となります。

ステートフルおよびステートレスアロケータ

すべての Allocator 型は、 stateful または stateless のいずれかです。一般的に、statefulアロケータ型は異なるメモリリソースを表す不等な値を持つことができますが、statelessアロケータ型は単一のメモリリソースを表します。

ステートレスアロケータ型のインスタンスは常に等価として比較されます。ステートレスアロケータ型は通常、空のクラスとして実装され、 空の基底クラス最適化 に適しています。

ファンシーポインタ

メンバ型 pointer が生ポインタ型でない場合、一般的に 「ファンシーポインタ」 と呼ばれます。このようなポインタはセグメント化メモリアーキテクチャをサポートするために導入され、現在では生ポインタがアクセスする均質な仮想アドレス空間とは異なるアドレス空間に割り当てられたオブジェクトにアクセスするために使用されます。ファンシーポインタの例として、マッピングアドレス非依存ポインタ boost::interprocess::offset_ptr があり、これにより std::set のようなノードベースのデータ構造を共有メモリや、プロセスごとに異なるアドレスにマップされたメモリマップトファイルに割り当てることが可能になります。ファンシーポインタは、それらを提供したアロケータとは独立して使用できます （クラステンプレート std::pointer_traits を通じて） (C++11以降) 。 関数 std::to_address を使用してファンシーポインタから生ポインタを取得できます。 (C++20以降)

標準ライブラリ

以下の標準ライブラリコンポーネントは Allocator 要件を満たします：

例

#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <limits>
#include <new>
#include <vector>
template<class T>
struct Mallocator
{
    typedef T value_type;
    Mallocator() = default;
    template<class U>
    constexpr Mallocator(const Mallocator <U>&) noexcept {}
    [[nodiscard]] T* allocate(std::size_t n)
    {
        if (n > std::numeric_limits<std::size_t>::max() / sizeof(T))
            throw std::bad_array_new_length();
        if (auto p = static_cast<T*>(std::malloc(n * sizeof(T))))
        {
            report(p, n);
            return p;
        }
        throw std::bad_alloc();
    }
    void deallocate(T* p, std::size_t n) noexcept
    {
        report(p, n, 0);
        std::free(p);
    }
private:
    void report(T* p, std::size_t n, bool alloc = true) const
    {
        std::cout << (alloc ? "Alloc: " : "Dealloc: ") << sizeof(T) * n
                  << " bytes at " << std::hex << std::showbase
                  << reinterpret_cast<void*>(p) << std::dec << '\n';
    }
};
template<class T, class U>
bool operator==(const Mallocator <T>&, const Mallocator <U>&) { return true; }
template<class T, class U>
bool operator!=(const Mallocator <T>&, const Mallocator <U>&) { return false; }
int main()
{
    std::vector<int, Mallocator<int>> v(8);
    v.push_back(42);
}

Alloc: 32 bytes at 0x2020c20
Alloc: 64 bytes at 0x2023c60
Dealloc: 32 bytes at 0x2020c20
Dealloc: 64 bytes at 0x2023c60

不具合報告

以下の動作変更の欠陥報告書は、以前に公開されたC++規格に対して遡及的に適用されました。

1. ↑ std::allocator のメンバ型 reference と const_reference は、それぞれ T& と const T& として定義される。
   • T が参照型の場合、 reference と const_reference は不正な形式となる（参照の参照は形成できないため。 参照畳み込み はC++11で導入された）。
   • T がconst修飾されている場合、 reference と const_reference は同一となり、 address() のオーバーロードセットは不正な形式となる。