C++中的realloc等价函数

Question

是的，又是一个关于realloc和std::vector的问题。我知道你会说什么，我也同意，忘记手动内存分配，只需使用std::vector即可。不幸的是，我的教授禁止我在这个作业中使用STL中的任何东西。

所以，是的，我有一个动态数组T，我需要它可以调整大小，但我不能使用std::vector。我可以回到黑暗时代并用malloc等函数完成整个过程，但如果我能使用new就太棒了。

我已经阅读了很多帖子，每个人都说“不，你不能这样做，使用std::vector”，但它们都是在2011年8月之前发布的，我希望自C++11诞生以来可能发生了一些变化。所以告诉我，我有运气吗，还是必须恢复到C风格的内存分配？

- Michael Dorst

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很遗憾，我的教授禁止我在这个作业中使用STL的任何内容。——没问题，std::vector不在STL中，它属于C++标准库。 - user529758

@Rapptz：如果你想让你的代码真正起作用，那么你就不能这样做。 - Nicol Bolas

@MichaelDorst所提到的H2CO3是指STL是一个过时的第三方库的旧名称，而现在被错误地认为是STL的部分实际上都是C++标准库的一部分。如果你感兴趣的话，可以查看这篇文章：STL与“C++标准库”之争。 - Karthik T

@perreal 你的意思是使用 malloc 然后再复制，有时候确实是这样的，但如果有足够的空间，realloc 不会复制，它只会分配更多的空间。 - Michael Dorst

@jogojapan，你想告诉我的东西听起来很有前途，能否发一篇回答更详细地解释一下呢？ - Michael Dorst

Answer 1

无论如何都应该避免使用realloc，因为您不能像那样移动C++对象。

• 使用buf = new unsigned char[sizeof(T) * capacity]创建新缓冲区
• 将分配的unsigned char *强制转换为T *，并从现在开始使用这些T-指针
• 通过"placement new"构建新元素，例如new (&buf[i]) T(original_copy)
• 要将缓冲区复制到较大的缓冲区中，请先分配新缓冲区，然后使用std::uninitialized_copy（而不是std::copy），接着使用buf[i].~T()销毁旧缓冲区中的元素，并使用delete [] buf释放旧缓冲区。

所有这些都假设您不必担心异常安全性，对于本任务来说可能没问题。
但请注意，在实际代码中，您必须保证异常安全性，而且比这个更加繁琐。

- user541686

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不好！使用static_cast<T*>(::operator new(sizeof(T) * cap))获取内存。然后使用定位new将对象放入其中。这样，您可以使用普通指针算术来标记第一个、最后一个和结尾。我甚至会说，对于一个任务来说这样做过于复杂了，直接使用new T[capacity]并要求默认构造函数即可。 - Xeo

@Xeo：我不明白，为什么new unsigned char[]不好，而::operator new()又怎么更好呢？关于默认构造函数：如果他选择这条路，那么他还需要使用std::copy。 - user541686

这个想法是你有明确类型的内存。 - Xeo

@Xeo：哦，我明白我回答为什么让你感到困惑了——我并不是说他每次访问元素时都应该执行转换，我只是意味着他在访问前不应该忘记进行类型转换。他确实会存储三个指针，这些指针最初从unsigned char *强制转换而来，但是指针将是T *，我相信这与您的意图相同。我会在我的帖子中澄清这一点。 - user541686

关于“你不能像那样移动C++对象”的问题，虽然std::vector通常无法使用realloc，但它确实可以像那样移动C++对象。问题不在于realloc，而在于容器设计（需要简单的标准分配器）。对于适当的容器，realloc将提供非常好的性能提升，没有问题（比std::vector的实现问题更大）。 - Cheers and hth. - Alf

Answer 2

realloc存在一个问题，它可能会将现有数据移动到不同连续地址范围内。如果需要这样做，由于它是C函数，因此数据将被复制，而不考虑C++对象的生命周期：

• 不使用复制/移动构造函数
• 源对象的析构函数不会在之后调用

这可能会导致严重的后果——例如，当要移动的对象包含指向将被释放的内存区域中的地址的指针/引用时。

遗憾的是，普通的malloc 实现不允许回调挂钩，因此您无法用自己的C ++ 安全实现替换内存内容复制代码。如果您下定决心，可以尝试寻找更灵活的“malloc”库，但这不太值得麻烦和风险。

因此，在一般情况下，您应该使用new来更改容量、复制/移动每个对象，然后在之后使用delete删除原对象。

如果您确定您的数据足够简单，以至于memcpy样式的重定位不会导致不良后果，则可以使用realloc（自担风险）。

- Tony Delroy