STL源码剖析（二）__alloc

上篇文章介绍了内存分配器allocator的设计，此篇介绍内存分配器的属性。

__alloc_traits类

1，__alloc_traits类提供了一个顶层内存分配器的萃取器，可以使用_Alloc的allocate, dellocate, construct, destory等函数来完成内存分配、释放，对象构造、析构等任务。
2，其中特例化版本为allocator，是STL容器默认的内存分配器。
3，如果想将自定义的内存分配器融入到STL体系中，需要像allocator一样完成相应的接口设计，以及rebind函数，容器可通过模板赋值使用自定义的内存分配器。

__alloc_traits定义内存分配器中allocator_type，_Base_type，value_type，pointer，const_pointer，const_pointer，size_type，difference_type，reference，const_reference等类型定义，以及rebind<_Tp>重绑定模板类，construct, destory内存分配、释放模板函数，allocate, dellocate对象构造、析构函数，以及max_size函数。

namespace __gnu_cxx _GLIBCXX_VISIBILITY(default)
{template<typename _Alloc, typename = typename _Alloc::value_type>struct __alloc_traits //模板类 __alloc_traits: std::allocator_traits<_Alloc> //继承自allocator_traits，下面介绍{ //类型定义typedef _Alloc allocator_type; //内存分配器typedef std::allocator_traits<_Alloc>           _Base_type; //继承基类typedef typename _Base_type::value_type         value_type; //元素类型typedef typename _Base_type::pointer            pointer; //指针类型typedef typename _Base_type::const_pointer      const_pointer;typedef typename _Base_type::size_type          size_type;typedef typename _Base_type::difference_type    difference_type; //元素之间的距离typedef value_type&                             reference; //左值引用类型typedef const value_type&                       const_reference;using _Base_type::allocate; //基类所有allocate重载函数在声明点处可见using _Base_type::deallocate; //基类deallocate重载函数在声明点处可见using _Base_type::construct; //基类construct重载函数在声明点处可见using _Base_type::destroy; //基类destroy重载函数在声明点处可见using _Base_type::max_size; //基类max_size重载函数在声明点处可见private: //_Ptr与pointer类型相同，且不是标准类型指针时，__is_custom_pointer为truetemplate<typename _Ptr> //_Ptr是指向元素的自定义指针时为trueusing __is_custom_pointer= std::__and_<std::is_same<pointer, _Ptr>, //指针类型是否相同std::__not_<std::is_pointer<_Ptr>>>; //是否为标准类型指针public: //重载非标准类型指针的构造函数，标准指针会直接调用_Base_type的构造函数和析构函数template<typename _Ptr, typename... _Args> //构造函数模板，模板参数为指针和构造类型所需参数static typename std::enable_if<__is_custom_pointer<_Ptr>::value>::type //返回为_Ptr或pointerconstruct(_Alloc& __a, _Ptr __p, _Args&&... __args){ //调用基类构造函数construct_Base_type::construct(__a, std::__to_address(__p),std::forward<_Args>(__args)...);}template<typename _Ptr> //重载非标准类型指针的析构函数static typename std::enable_if<__is_custom_pointer<_Ptr>::value>::typedestroy(_Alloc& __a, _Ptr __p){ _Base_type::destroy(__a, std::__to_address(__p)); }//判断内存分配器是否包含拷贝、移动构造函数，交换及比较相等操作//内存分配器中如果有相应成员函数则定义相应成员为true_type或false_type//true_type::value为true，false_type::value为falsestatic constexpr bool _S_propagate_on_copy_assign(){ return _Base_type::propagate_on_container_copy_assignment::value; }static constexpr bool _S_propagate_on_move_assign(){ return _Base_type::propagate_on_container_move_assignment::value; }static constexpr bool _S_propagate_on_swap(){ return _Base_type::propagate_on_container_swap::value; }static constexpr bool _S_always_equal(){ return _Base_type::is_always_equal::value; }static constexpr bool _S_nothrow_move(){ return _S_propagate_on_move_assign() || _S_always_equal(); }template<typename _Tp>struct rebind //基类rebind_alloc<_Tp>等于_Alloc<_Tp>，封装基类rebind定义_Alloc<_Tp>别名为other{ typedef typename _Base_type::template rebind_alloc<_Tp> other; };};
} // namespace __gnu_cxx

模板类allocator_traits类和__allocator_traits_base，获取内存分配器Alloc的属性，内存分配器不一定是std::allocator，可以是自定义的。

以及内存分配器std::allocator的属性萃取

namespace std _GLIBCXX_VISIBILITY(default)
{struct __allocator_traits_base{ //_Tp没有rebind成员函数时，调用此版本__rebind，成员type类型为_Tp<_Up>template<typename _Tp, typename _Up, typename = void> //类模板，继承自__replace_first_argstruct __rebind : __replace_first_arg<_Tp, _Up> { }; //__replace_first_arg中type成员类型为_Tp<_Up>template<typename _Tp, typename _Up> //模板类特例化版本，_Tp有rebind成员函数时，调用此版本struct __rebind<_Tp, _Up,__void_t<typename _Tp::template rebind<_Up>::other>>{ using type = typename _Tp::template rebind<_Up>::other; }; //声明成员type类型为_Tp<_Up>的别名protected: //类型别名，_Tp为内存分配器template<typename _Tp>using __pointer = typename _Tp::pointer; //指针类型template<typename _Tp>using __c_pointer = typename _Tp::const_pointer;template<typename _Tp>using __v_pointer = typename _Tp::void_pointer;template<typename _Tp>using __cv_pointer = typename _Tp::const_void_pointer;template<typename _Tp> //以下在_Tp中如果有相应成员函数则定义相应成员为true_type或false_typeusing __pocca = typename _Tp::propagate_on_container_copy_assignment; //_Tp下成员template<typename _Tp>using __pocma = typename _Tp::propagate_on_container_move_assignment; //_Tp下成员template<typename _Tp>using __pocs = typename _Tp::propagate_on_container_swap; //_Tp下成员template<typename _Tp>using __equal = typename _Tp::is_always_equal; //_Tp下成员}; //__allocator_traits_basetemplate<typename _Alloc, typename _Up> //声明__alloc_rebind为模板类__rebind中成员type的别名using __alloc_rebind //模板类__allocator_traits_base下成员type在该声明点处可见= typename __allocator_traits_base::template __rebind<_Alloc, _Up>::type;//类allocator_traits，继承__allocator_traits_base，获取内存分配器的属性template<typename _Alloc>struct allocator_traits : __allocator_traits_base{typedef _Alloc allocator_type; //内存分配器typedef typename _Alloc::value_type value_type; //内存分配的类型//__detected_or_t<>等于__pointer<_Alloc>即_Alloc::pointer//内存分配器_Alloc下无__pointer定义时，使用value_type*作为指针类型pointerusing pointer = __detected_or_t<value_type*, __pointer, _Alloc>;private: //模板类，声明_Ptr成员type类型//当pointer为标准指针类型时，pointer_traits<pointer>::rebind<_Tp>等于_Tp*//当不为标准指针类型时，pointer_traits<pointer>::rebind<_Tp>等于__rebind<pointer，_Tp>::type//在__allocator_traits_base中__rebind<pointer，_Tp>的成员type为pointer<_Tp>//pointer<_Tp>即__detected_or_t<value_type*, __pointer, _Tp>template<template<typename> class _Func, typename _Tp, typename = void>struct _Ptr{ using type = typename pointer_traits<pointer>::template rebind<_Tp>; }; //type为指针类型template<template<typename> class _Func, typename _Tp> //模板类特例化版本struct _Ptr<_Func, _Tp, __void_t<_Func<_Alloc>>> //_Func为模板类，可接受内存分配器作为模板实参{ using type = _Func<_Alloc>; }; //_Func<_Alloc>获取type类型//模板类，声明_Diff下type为_A2::difference_type或pointer_traits<_Ptr>::difference_typetemplate<typename _A2, typename _PtrT, typename = void>struct _Diff{ using type = typename pointer_traits<_PtrT>::difference_type; };template<typename _A2, typename _PtrT>struct _Diff<_A2, _PtrT, __void_t<typename _A2::difference_type>>{ using type = typename _A2::difference_type; };//声明_Size下type为_A2::size_type or make_unsigned<_DiffT>::typetemplate<typename _A2, typename _DiffT, typename = void>struct _Size : make_unsigned<_DiffT> { };template<typename _A2, typename _DiffT>struct _Size<_A2, _DiffT, __void_t<typename _A2::size_type>>{ using type = typename _A2::size_type; };public: //类型别名using const_pointer = typename _Ptr<__c_pointer, const value_type>::type; //_Ptr下成员typeusing void_pointer = typename _Ptr<__v_pointer, void>::type;using const_void_pointer = typename _Ptr<__cv_pointer, const void>::type;using difference_type = typename _Diff<_Alloc, pointer>::type; //_Diff下成员typeusing size_type = typename _Size<_Alloc, difference_type>::type; //_Size下成员type//__detected_or_t返回__pocca<_Alloc>的定义，若_Alloc下无__pocca定义则返回false_type//__pocca<_Alloc>为_Alloc::propagate_on_container_copy_assignmentusing propagate_on_container_copy_assignment= __detected_or_t<false_type, __pocca, _Alloc>;using propagate_on_container_move_assignment= __detected_or_t<false_type, __pocma, _Alloc>;using propagate_on_container_swap= __detected_or_t<false_type, __pocs, _Alloc>;using is_always_equal= __detected_or_t<typename is_empty<_Alloc>::type, __equal, _Alloc>;template<typename _Tp> //重新封装__alloc_rebind，rebind_alloc<_Tp>为_Alloc<_Tp>using rebind_alloc = __alloc_rebind<_Alloc, _Tp>;template<typename _Tp> //重新封装allocator_traits，萃取_Alloc<_Tp>的属性using rebind_traits = allocator_traits<rebind_alloc<_Tp>>;//以下省略allocate、deallocate、construct、destroy、max_size}; //allocator_traits//_Alloc为allocator的特例化版本template<typename _Tp>struct allocator_traits<allocator<_Tp>>{using allocator_type = allocator<_Tp>;using value_type = _Tp;using pointer = _Tp*;using const_pointer = const _Tp*;using void_pointer = void*;using const_void_pointer = const void*;using difference_type = std::ptrdiff_t;using size_type = std::size_t;using propagate_on_container_copy_assignment = false_type;using propagate_on_container_move_assignment = true_type;using propagate_on_container_swap = false_type;using is_always_equal = true_type;template<typename _Up> //_Up的内存分配器allocator<_Up>using rebind_alloc = allocator<_Up>;template<typename _Up>//allocator<_Up>的属性萃取allocator_traits<_Up>using rebind_traits = allocator_traits<allocator<_Up>>;//以下封装allocator<_Tp>的成员函数static pointerallocate(allocator_type& __a, size_type __n){ return __a.allocate(__n); }static pointerallocate(allocator_type& __a, size_type __n, const_void_pointer __hint){ return __a.allocate(__n, __hint); }static voiddeallocate(allocator_type& __a, pointer __p, size_type __n){ __a.deallocate(__p, __n); }template<typename _Up, typename... _Args>static voidconstruct(allocator_type& __a, _Up* __p, _Args&&... __args){ __a.construct(__p, std::forward<_Args>(__args)...); }template<typename _Up>static voiddestroy(allocator_type& __a, _Up* __p){ __a.destroy(__p); }static size_typemax_size(const allocator_type& __a) noexcept{ return __a.max_size(); }static allocator_typeselect_on_container_copy_construction(const allocator_type& __rhs){ return __rhs; }}; //allocator_traits<allocator<_Tp>>} // namespace std

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