构建矢量以允许非初始化的存储

building a vector to allow uninitialized storage

本文关键字：初始化 存储 许非 构建      更新时间：2023-10-16

假设我想构建一个矢量容器，与std :: vector不同，该容器允许非初始化的存储。容器的使用情况，例如vec <T>，大致是这样的：

  • 用户明确指出，向量应分配n个非初始化元素：

    vec <T> a(N, no_init);

  • 在某个时候知道数据时，用户使用参数args...在n处明确初始化元素：

    a.init(n, args...);

  • 或等效地，手动构造元素：

    new (&a[n]) T(args...);

  • 其他操作可以更大量初始化或复制（例如std::uninitialized_copy），但这仅是为了方便起见；基本的基础操作是相同的。

  • 完成一些任务后，向量可以将一些元素初始化，而另一些元素则不要将。向量没有任何额外的信息，因此最终，在释放内存之前，它无论如何都会破坏所有元素，或者仅根据T的不同。

我很确定这可以做到，只有我不确定后果。自然，我们希望这种结构对所有类型的T都安全，假设用户在构造它之前没有尝试使用非初始化的元素。这听起来像是一个强烈的假设，但是仅在向量范围内访问元素并没有太大的假设，也是如此普遍。

所以我的问题是：

  1. 像vec <T> a(no_init)中一样，允许这种非专业化的操作可以安全？我猜is_pod还可以，而且很可能is_trivial也可以。我不想提出比必要的更多约束。

  2. 是否应该为某些类型持续或仅执行破坏？与上述相同的约束会很好吗？is_trivially_destructible怎么样？这个想法是，破坏的元素，反之亦然（不是破坏构造的元素）不应受到伤害。

  3. 这次尝试中是否存在重大缺陷，除了对用户承担更多责任的风险？

全部要点是，当用户确实需要这样的功能来进行性能时，在泄漏方面，较低级别的解决方案（例如std::get_temporary_buffer或手动分配）（例如使用operator new()）可能会更风险。我知道std::vector::emplace_back()，但这确实不是同一件事。

回答问题：

  1. 对T没有限制：如果它适用于标准容器，则适用于您的。
  2. 破坏是有条件的，如果std::is_trivially_destructible<T>，您可以在静态上禁用它，否则您必须跟踪构造的元素并仅删除实际构造的元素。
  3. 我没有看到您的想法中的主要缺陷，但是请确保值得：个人介绍您的用例并检查您确实花了很多时间初始化元素。

我假设您将容器作为大小size() * sizeof(T)的连续内存的块实现。另外，如果必须调用该元素的驱动器，即!std::is_trivially_destructible<T>，则必须启用额外的存储，例如size()的std::vector<bool>元素用于标记破坏的元素。

基本上，如果T在易于破坏的情况下，您只需在用户询问并且不要打扰销毁任何东西时发起。否则，事情有些棘手，您需要跟踪构建哪个元素，哪些元素是不可分化的，因此您只会破坏所需的内容。

  • 上的大小或容器创建：
    1. 如果!std::is_trivially_destructible<T>相应地调整标志大小
    2. 内存分配
    3. 可选的初始化，具体取决于用户的要求：
      • no_init =>如果!std::is_trivially_destructible<T>，将标志元素称为非判决。否则什么也不做。
      • (Args...) =>如果std::is_constructible<T, class... Args>为每个元素调用该构造函数。如果!std::is_trivially_destructible<T>，则构造的标志元素。
  • 缩减大小或容器破坏：
    1. 可选破坏：
      • 如果std::is_trivially_destructible<T>无所事事
      • 对于每个元素，如果将其标记为构造，则称其为破坏者
    2. 内存DealLocation
    3. 如果!std::is_trivially_destructible<T>相应地调整标志大小

从性能的角度来看，如果T在巨大的破坏性上，情况就很棒。如果它具有破坏者，则事情会更加约束：您会获得一些构造函数/击路仪的调用，但是您需要维护其他标志存储 - 最后，是否取决于您的构造函数/驱动器是否足够复杂。

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也像注释中建议的一样，您可以只使用基于std::unordered_map的关联数组，添加size_t vector_size字段，实现resize和Override size。这样，甚至不会存储非直接的元素。另一方面，索引较慢。

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