如何使用指向自定义分配器（无 UB）提供的原始内存的指针？

Question

我正在尝试编写一个分配器感知容器。假设我想为三个对象分配一块内存：

T* chunk = std::allocator_traits<Allocator>::allocate(allocator, 3);

（我知道分配器可以有自定义指针类型，因此我应该使用std::allocator_traits<Allocator>::pointer；为了简单起见，我在这里使用原始指针。）

现在我想在索引 2 处创建一个实际对象。我该怎么做？特别是，如何计算指向尚不存在的元素的指针？最明显的选项如下：

std::allocator_traits<Allocator>::construct(allocator, chunk + 2, ...);

不幸的是，chunk + 2似乎并不正确：根据标准，指针运算只能对指向数组元素的指针执行，否则会导致未定义的行为。出于同样的原因，我无法将指针转换为指针std::byte*并对其使用指针算法。（虽然std::allocator定义为在新分配的内存中创建数组，但在 C++20 之前，自定义分配器不存在相同的要求。此外，虽然 C++20 增加了一些“隐式创建对象”的语言，但这并没有申请较早的 C++ 版本。）

那么如何计算要作为第二个参数给出的指针construct而不导致未定义的行为（在 C++20 之前）？

Answer 1

在最新的标准草案（C++20）中：

[选项卡：cpp17.分配器]

a.allocate(n) - 为n T 的数组分配内存，并创建这样的对象，但不构造数组元素。

allocator_traits::allocate(n)只需调用a.allocate(n).

因此，鉴于创建了数组，指针算术已明确定义。

在接受提案 P0593R6 之前的 C++17 中，写法是：

创建了 n 个类型为 T 的对象，但未构造对象，因此分配了内存。

在此更改之前，没有明确的方法来执行您所要求的操作，除非：

• 我们假设自定义分配器提供了创建此类数组的保证。问题在于，没有标准方法可以在不创建对象的情况下创建数组（没有默认分配器），因此没有标准方法来实现此类自定义分配器。
• 我们忽略指针运算的限制。理论上的问题是未定义的行为。实际上，这对于实际的语言实现来说并不是问题。