sizeof和类型，保证

Question

sizeof和类型，保证

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我找不到证据来证明/反驳以下代码片段没有设计缺陷，就正确性而言。

template <class Item>
class MyDirtyPool {
public:
    template<typename ... Args>
    std::size_t add(Args &&... args) {

        if (!m_deletedComponentsIndexes.empty()) {
            //reuse old block
            size_t positionIndex = m_deletedComponentsIndexes.back();
            m_deletedComponentsIndexes.pop_back();
            void *block = static_cast<void *> (&m_memoryBlock[positionIndex]);
            new(block) Item(std::forward<Args>(args) ...);

            return positionIndex;
        } else {
            //not found, add new block
            m_memoryBlock.emplace_back();

            void *block = static_cast<void *> (&m_memoryBlock.back());
            new(block) Item(std::forward<Args>(args) ...);

            return m_memoryBlock.size() - 1;
        }
    }
    //...all the other methods omitted
private:
    struct Chunk {
        char mem[sizeof(Item)]; //is this sane?
    };

    std::vector<Chunk> m_memoryBlock; //and this one too, safe?
    std::deque<std::size_t> m_deletedComponentsIndexes;
};

我关心的是与Chunk有关的所有内容，这里基本上将其用作具有与提供类型相同大小的内存块。

我不想在m_memoryBlock中明确创建Item对象，因此我需要一种“具有足够空间的内存块”。

我能否确定Chunk将与提供的类型具有相同的大小？请提供一些假设不起作用的示例。

如果我的假设完全错误，我该如何处理？

- varnie

这是完全有效的方法（尽管对齐可能会有所不同）。Chunk保证至少与Item的大小相同（可能更大）。 - SergeyA

你是在问 sizeof(Chunk) == sizeof(Item) 是否成立吗？ - NathanOliver

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为什么不使用std::aligned_storage代替Chunk？ - Cornstalks

@NathanOliver，是的，它对于所有不同的Item都有效吗？例如，如果我有一个派生类，那怎么办？ - varnie

@Cornstalks 在我的设计中，我只执行加法操作，没有删除操作。 - varnie

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1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Maxim Egorushkin · Accepted Answer

在这些设计中，内存必须适合于您想要在其中创建的对象类型。标准内置类型通常具有“自然”对齐方式，其等于它们的sizeof，即sizeof(T) == alignof(T)。 char数组的对齐方式为1字节，这对于其他任何东西都不够。

强制执行对齐的一种简单方法是使用std::max_align_t，如下所示：

union Chunk 
{
    std::max_align_t max_align;
    char mem[sizeof(Item)]; 
};

这样做将使Chunk::mem适合于任何标准内置类型的对齐方式。

另一种方法是使用C++11中的alignas关键字，使用所需放置在该char数组中的类型的确切对齐方式：

struct Chunk 
{
    alignas(Item) char mem[sizeof(Item)]; 
};

这正是std::aligned_storage为您所做的。

然而，这需要暴露Item的定义，这在某些情况下可能不方便或不可取。

例如，该方法可用作Pimpl惯用语法的优化以避免内存分配。但是，这需要在头文件中公开实现的定义以获取其大小和对齐方式，从而破坏了Pimpl的目的。有关详细信息，请参见快速Pimpl惯用语法。

另一个细节是，如果要复制/移动Chunk并希望存储的对象保持有效，则这些存储的对象必须是平凡可复制的，例如：

static_assert(std::is_trivially_copyable<Item>::value, 
              "Item cannot be copied byte-wise");
typedef std::aligned_storage<sizeof(Item), alignof(Item)> Chunk;

对于内存池，std::vector<Chunk>不是一个好的选择，因为当向量增长并重新分配时，所有指向池中存储对象的指针和引用都会失效。

在通用内存池中，对象不应该移动。