实现带有与 STL 容器一起使用的精美指针的分配器有哪些要求？

Question

我正在尝试实现一个分配器，它允许我使用带有 STL 类型的boost::interprocess::offset_ptr的“花哨”指针。

\n

作为一个独立的模板，指针本身工作得很好，但我很难让它与std::vector或boost::containers::vector

\n

我为指针实现的事情列表是：

\n

template<class T>\nclass OffsetPtr ...\n

\n

\n
• 来自 T*、T& 的构造函数
\n
• 比较 <=、<、!=、==、>=、>=
\n
• 解引用运算符* & 运算符->
\n
• 任务
\n
• 指针算术 ++、--、-、+、+=、-=
\n
• 显式运算符 bool () const;
\n
• 布尔运算符！() 常量；
\n
• 使用 iterator_category = std::random_access_iterator_tag;
\n
• 从 OffsetPtr(T) -> OffsetPtr(const T) 转换
\n
• 重新绑定从 OffsetPtr(T) 到 OffsetPtr(U) 的转换
\n
• 移动语义 - 尽管我认为这种类型实际上应该是不可移动的。
\n
• 指针特征
\n
• 随机访问迭代器要求
\n
• 迭代器特征
\n
• 原始指针和我的奇特指针之间的转换
\n
• 与 nullptr 和 nullptr_t 的比较和转换
\n

\n

分配器实现

\n

\n
• 分配器特征
\n

\n

但仍然缺少一些东西，可能是好几样东西。

\n

\n

• 我需要OffsetPtr<void>和的模板专业化吗OffsetPtr<const void>？

  \n

  到目前为止，没有错误消息表明这一点，但我知道需要 rebind()，以便我们可以拥有基于 void* 的 STL 容器实现。

  \n
\n

\n

还：

\n

\n
• 我真的需要实现移动语义吗？\n我一直认为这些对于所有类型都是可选的。
\n

\n

这与我的另一个问题有关

\n

我的另一个问题是如何验证我实际上已经实现了一个概念（pre c++20）的特征，这在理论上是一个普遍问题。

\n

另请参阅使用花式指针实现自定义分配器

\n

我有两个具体问题，到目前为止我无法找到。\n一个与 相关move_iterator，另一个与rebind和/或使用void.

\n

这是尝试使用 std::vector 时的错误示例：

\n

from /foo/bar/OffsetPtrAllocatorTest.cpp:8:\n/usr/include/c++/8/bits/stl_uninitialized.h: In instantiation of _ForwardIterator std::__uninitialized_copy_a(_InputIterator, _InputIterator, _ForwardIterator, _Allocator&) [with _InputIterator = std::move_iter\nator<Memory::OffsetPtr<int, long int> >; _ForwardIterator = Memory::OffsetPtr<int, long int>; _Allocator = Memory::OffsetPtrAllocator<int>]:\n/usr/include/c++/8/bits/stl_vector.h:1401:35:   required from std::vector<_Tp, _Alloc>::pointer std::vector<_Tp, _Alloc>::_M_allocate_and_copy(std::vector<_Tp, _Alloc>::size_type, _ForwardIterator, _ForwardIter\nator) [with _ForwardIterator = std::move_iterator<Memory::OffsetPtr<int, long int> >; _Tp = int; _Alloc = Memory::OffsetPtrAllocator<int>; std::vector<_Tp, _Alloc>::pointer = Memory::OffsetPtr<int, long int>; st\nd::vector<_Tp, _Alloc>::size_type = long unsigned int]\n/usr/include/c++/8/bits/vector.tcc:74:12:   required from void std::vector<_Tp, _Alloc>::reserve(std::vector<_Tp, _Alloc>::size_type) [with _Tp = int; _Alloc = Memory::OffsetPtrAllocator<int>; std::vector<_Tp, \n_Alloc>::size_type = long unsigned int]\n/foo/bar/OffsetPtrAllocatorTest.cpp:46:16:   required from here\n/usr/include/c++/8/bits/stl_uninitialized.h:275:25: error: no matching function for call to __gnu_cxx::__alloc_traits<Memory::OffsetPtrAllocator<int>, int>::construct(Memory::OffsetPtrAllocator<int>&, int*, std\n::move_iterator<Memory::OffsetPtr<int, long int> >::reference)\n      __traits::construct(__alloc, std::__addressof(*__cur), *__first);\n      ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\nIn file included from /usr/include/c++/8/bits/stl_construct.h:61,\n                 from /usr/include/c++/8/deque:62,\n                 from /usr/include/cppunit/Message.h:11,\n                 from /usr/include/cppunit/Exception.h:5,\n                 from /usr/include/cppunit/TestCaller.h:4,\n                 from /usr/include/cppunit/extensions/HelperMacros.h:9,\n                 from /foo/bar/OffsetPtrAllocatorTest.cpp:8:\n/usr/include/c++/8/ext/alloc_traits.h:82:7: note: candidate: template<class _Ptr, class ... _Args> static typename std::enable_if<std::__and_<std::is_same<typename std::allocator_traits<_Alloc>::pointer, _Ptr>,\n std::__not_<std::is_pointer<_Ptr> > >::value>::type __gnu_cxx::__alloc_traits<_Alloc, <template-parameter-1-2> >::construct(_Alloc&, _Ptr, _Args&& ...) [with _Ptr = _Ptr; _Args = {_Args ...}; _Alloc = Memory::OffsetPtrAllocator<int>; <template-parameter-1-2> = int]\n       construct(_Alloc& __a, _Ptr __p, _Args&&... __args)\n       ^~~~~~~~~\n/usr/include/c++/8/ext/alloc_traits.h:82:7: note:   template argument deduction/substitution failed:\n

\n

尝试使用 boost::container::vector 时出现不同的错误：

\n

尝试 boost 的原因是，某些 STL 实现存在错误，这意味着如果不进行额外修改，它们就无法按预期工作。\n我希望暴露我的实现中的不同缺陷，以帮助理解问题所在。

\n

---

\n

刚刚回到这里，我现在意识到我的 OffsetPtr 类确实可以在 RHEL8 上的 gcc 4.8 上使用分配器，但不能在 Ubuntu 上的 gcc 9.4.0 上使用，因此错误是由两个版本之间的一些差异引起的。

\n

---

\n

再次回到这一点。我创建了一个完整的自包含示例，但无法在 gcc 9.4.0 (Ubuntu 20) 上编译。这个在 4.8 (RHEL8) 上也失败了，尽管我觉得通过向分配器添加 Construction() 模板，我比以前更接近了。

\n

我在这种情况下得到的错误是：

\n

In file included from /usr/include/c++/8/bits/stl_algobase.h:67,\n                 from /usr/include/c++/8/vector:60,\n                 from /home/brucea/scrap/offsetptr2/main.cpp:2:\n/usr/include/c++/8/bits/stl_iterator.h: In instantiation of \xe2\x80\x98std::move_iterator<_Iterator>::reference std::move_iterator<_Iterator>::operator*() const [with _Iterator = OffsetPtr<int, long int>; std::move_iterator<_Iterator>::reference = int&&]\xe2\x80\x99:\n/usr/include/c++/8/bits/stl_uninitialized.h:275:61:   required from \xe2\x80\x98_ForwardIterator std::__uninitialized_copy_a(_InputIterator, _InputIterator, _ForwardIterator, _Allocator&) [with _InputIterator = std::move_iterator<OffsetPtr<int, long int> >; _ForwardIterator = OffsetPtr<int, long int>; _Allocator = OffsetPtrAllocator<int>]\xe2\x80\x99\n/usr/include/c++/8/bits/stl_vector.h:1401:35:   required from \xe2\x80\x98std::vector<_Tp, _Alloc>::pointer std::vector<_Tp, _Alloc>::_M_allocate_and_copy(std::vector<_Tp, _Alloc>::size_type, _ForwardIterator, _ForwardIterator) [with _ForwardIterator = std::move_iterator<OffsetPtr<int, long int> >; _Tp = int; _Alloc = OffsetPtrAllocator<int>; std::vector<_Tp, _Alloc>::pointer = OffsetPtr<int, long int>; std::vector<_Tp, _Alloc>::size_type = long unsigned int]\xe2\x80\x99\n/usr/include/c++/8/bits/vector.tcc:74:12:   required from \xe2\x80\x98void std::vector<_Tp, _Alloc>::reserve(std::vector<_Tp, _Alloc>::size_type) [with _Tp = int; _Alloc = OffsetPtrAllocator<int>; std::vector<_Tp, _Alloc>::size_type = long unsigned int]\xe2\x80\x99\n/home/brucea/scrap/offsetptr2/main.cpp:743:16:   required from here\n/usr/include/c++/8/bits/stl_iterator.h:1047:16: error: invalid static_cast from type \xe2\x80\x98const int\xe2\x80\x99 to type \xe2\x80\x98std::move_iterator<OffsetPtr<int, long int> >::reference\xe2\x80\x99 {aka \xe2\x80\x98int&&\xe2\x80\x99}\n       { return static_cast<reference>(*_M_current); }\n                ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\n/usr/include/c++/8/bits/ptr_traits.h: In instantiation of \xe2\x80\x98constexpr typename std::pointer_traits<_Ptr>::element_type* std::__to_address(const _Ptr&) [with _Ptr = OffsetPtr<int, long int>; typename std::pointer_traits<_Ptr>::element_type = int]\xe2\x80\x99:\n/usr/include/c++/8/ext/alloc_traits.h:84:46:   required from \xe2\x80\x98static typename std::enable_if<std::__and_<std::is_same<typename std::allocator_traits<_Alloc>::pointer, _Ptr>, std::__not_<std::is_pointer<_Ptr> > >::value>::type __gnu_cxx::__alloc_traits<_Alloc, <template-parameter-1-2> >::construct(_Alloc&, _Ptr, _Args&& ...) [with _Ptr = OffsetPtr<int, long int>; _Args = {int}; _Alloc = OffsetPtrAllocator<int>; <template-parameter-1-2> = int; typename std::enable_if<std::__and_<std::is_same<typename std::allocator_traits<_Alloc>::pointer, _Ptr>, std::__not_<std::is_pointer<_Ptr> > >::value>::type = void]\xe2\x80\x99\n/usr/include/c++/8/bits/vector.tcc:103:30:   required from \xe2\x80\x98void std::vector<_Tp, _Alloc>::emplace_back(_Args&& ...) [with _Args = {int}; _Tp = int; _Alloc = OffsetPtrAllocator<int>]\xe2\x80\x99\n/usr/include/c++/8/bits/stl_vector.h:1091:9:   required from \xe2\x80\x98void std::vector<_Tp, _Alloc>::push_back(std::vector<_Tp, _Alloc>::value_type&&) [with _Tp = int; _Alloc = OffsetPtrAllocator<int>; std::vector<_Tp, _Alloc>::value_type = int]\xe2\x80\x99\n/home/brucea/scrap/offsetptr2/main.cpp:744:18:   required from here\n/usr/include/c++/8/bits/ptr_traits.h:165:31: error: invalid conversion from \xe2\x80\x98const int*\xe2\x80\x99 to \xe2\x80\x98std::pointer_traits<OffsetPtr<int, long int> >::element_type*\xe2\x80\x99 {aka \xe2\x80\x98int*\xe2\x80\x99} [-fpermissive]\n     { return std::__to_address(__ptr.operator->()); }\n              ~~~~~~~~~~~~~~~~~^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\n

\n

Answer 1

\n

Do I need template [specializations] for OffsetPtr<void> and OffsetPtr<const void>

\n

\n

\xc2\xa716.4.4.6.2 Allocator Completeness Requirements states:

\n

\n

如果X是 类型 的分配器类T，X则还满足\n分配器完整性要求（无论是否 T是完整类型）：

\n

\n
• (1.1)\nX is a complete type, and
\n
• allocator_\xc2\xadtraits<X>(1.2)\n除以下之外的所有成员类型value_\xc2\xadtype are complete types.
\n

\n

\n

是的，您需要专门化（如果OffsetPtrAllocator<void>表示为X X::pointer，则这是必需的OffsetPtr<void>，因为按照规定，它需要是完整类型[通过allocator_traits<X>::pointer]），因为void&（对“void”的引用）是无效的，因为void它是一个不完整类型，不能完成（参见：\xc2\xa76.8.2.14 基本类型).

\n

\n

我真的需要实现移动语义吗？

\n

\n

据我了解：您的分配器需要一个移动构造函数才能符合标准。（参见：\xc2\xa716.4.4.6 Cpp17Allocator 要求）
\nlet T, U: cv 不合格的对象类型。
\nlet X: Allocator<T>
\nlet Y: Allocator<U>
\nlet a: 类型的左值X
\nlet b: 类型的左值Y

\n

X u(std::move(a));\nX u = std::move(a);\n// Postconditions: The value of a is unchanged and is equal to u.\n// Throws: Nothing.\nX u(std::move(b));\n// Postconditions: u is equal to the prior value of X(b).\n// Throws: Nothing.\n

\n

对于模板实例化错误：在template <class T> struct OffsetPtr成员函数中返回T&将无效T = void由于上述原因，

\n

希望这可以帮助。

\n