shared_ptr的删除器是否存储在自定义分配器分配的内存中？

Question

shared_ptr的删除器是否存储在自定义分配器分配的内存中？

c++language-lawyerc++17shared-ptrallocator

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假设我有一个带有自定义分配器和自定义删除器的shared_ptr。

我在标准中找不到任何关于删除器应该存储在哪里的说明：它没有说自定义分配器将用于删除器的内存，也没有说它不会使用。

这是未指定的还是我遗漏了什么？

- Lightness Races in Orbit

3个回答

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来自 std::shared_ptr，我们得到：

控制块是一个动态分配的对象，它包含：

指向托管对象或托管对象本身的指针；
删除器（类型擦除）；
分配器（类型擦除）；
拥有托管对象的 shared_ptr 数量；
引用托管对象的 weak_ptr 数量。

而从 std::allocate_shared 中，我们得到：

template< class T, class Alloc, class... Args >
shared_ptr<T> allocate_shared( const Alloc& alloc, Args&&... args );

构造T类型的对象，并将其包装在std::shared_ptr中，以便使用一个内存分配来同时管理共享指针的控制块和T对象。

因此，似乎std::allocate_shared应该使用您的Alloc来分配deleter。

编辑：来自n4810 §20.11.3.6 Creation [util.smartptr.shared.create]

通用要求适用于所有make_shared，allocate_shared，make_shared_default_init和allocate_shared_default_init重载函数，除非另有规定，否则如下所述。

备注： (7.1) - 实现不应执行多个内存分配。[注：这提供了与侵入式智能指针等效的效率。-end note] 因此，标准规定std::allocate_shared应该使用Alloc来控制块。

- Paul Evans

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抱歉，cppreference不是规范性文本。它是一个很棒的资源，但不一定适合于“语言律师”问题。 - StoryTeller - Unslander Monica

@PaulEvans，http://eel.is/c++draft/util.smartptr.shared.create - AProgrammer

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然而，这谈论的是make_shared，而不是构造函数本身。尽管如此，我仍然可以使用成员对于小的删除者。 - L. F.

@StoryTeller-UnslanderMonica，cppreference通常很好，比标准文本更冗长，对于理解不同版本的功能变化非常有帮助。但是它在内存模型和原子操作方面非常糟糕和不完整。 - curiousguy

@L.F. 我指的是 std::allocate_shared，std::make_shared 恰好在同一部分。我理解它的意思是：std::allocate_shared 应该为控制块（因此也是删除器）和 T 对象的内存分配一个 Alloc 分配。 - Paul Evans

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我认为这是未指定的。

以下是相关构造函数的规范: [util.smartptr.shared.const]/10

template<class Y, class D> shared_ptr(Y* p, D d);
template<class Y, class D, class A> shared_ptr(Y* p, D d, A a);
template <class D> shared_ptr(nullptr_t p, D d);
template <class D, class A> shared_ptr(nullptr_t p, D d, A a);
Effects: Constructs a shared_ptr object that owns the object p and the deleter d. When T is not an array type, the first and second constructors enable shared_from_this with p. The second and fourth constructors shall use a copy of a to allocate memory for internal use. If an exception is thrown, d(p) is called.

现在，我的理解是当实现需要内存进行内部使用时，它会使用a。这并不意味着实现必须使用这个内存来放置所有东西。例如，假设有这样一个奇怪的实现：

template <typename T>
class shared_ptr : /* ... */ {
    // ...
    std::aligned_storage<16> _Small_deleter;
    // ...
public:
    // ...
    template <class _D, class _A>
    shared_ptr(nullptr_t, _D __d, _A __a) // for example
        : _Allocator_base{__a}
    {
        if constexpr (sizeof(_D) <= 16)
            _Construct_at(&_Small_deleter, std::move(__d));
        else
            // use 'a' to allocate storage for the deleter
    }
// ...
};

这个实现是否“使用a的副本来分配内存以供内部使用”？是的，它是。它从不使用除a之外的任何方法分配内存。这个朴素的实现有很多问题，但是假设在最简单的情况下，即直接从指针构造shared_ptr并且不会复制、移动或以其他方式引用以及没有其他复杂性时，它会切换到使用分配器。重点是，仅仅因为我们无法想象出一种有效的实现，并不能证明它在理论上不存在。我并不是说这样的实现实际上可以在现实世界中找到，只是标准似乎并没有积极禁止它。

- L. F.

在我看来，对于小类型，你的shared_ptr在堆栈上分配内存。因此不符合标准要求。 - bartop

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@bartop 不会在堆栈上分配任何内存。_Smaller_deleter 无条件是 shared_ptr 表示法的一部分。在此空间上调用构造函数并不意味着分配任何东西。否则，即使持有控制块的指针也算是“分配内存”，对吧？ :-) - L. F.

但是删除器不需要可复制，那么这怎么工作呢？ - Nicol Bolas

@NicolBolas 嗯... 使用 std::move(__d)，并在需要复制时回退到 allocate。 - L. F.

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- AProgrammer · Accepted Answer

C++ 11中的util.smartptr.shared.const/9:

效果: 构造一个拥有对象p和删除器d的shared_ptr对象。第二个和第四个构造函数将使用a的副本为内部使用分配内存。

第二个和第四个构造函数的原型如下:

template<class Y, class D, class A> shared_ptr(Y* p, D d, A a);
template<class D, class A> shared_ptr(nullptr_t p, D d, A a);

在最新的草案中，util.smartptr.shared.const/10对我们的目的来说是等效的：

效果：构造一个shared_ptr对象，该对象拥有对象p和删除器d。当T不是数组类型时，第一和第二个构造函数使p启用shared_from_this。第二个和第四个构造函数应使用a的副本来分配内部使用的内存。如果抛出异常，则调用d(p)。

因此，如果需要在分配的内存中分配它，则使用分配器。根据当前标准和相关缺陷报告，委员会假定分配不是强制性的，但不是必须的。

尽管shared_ptr的接口允许实现永远没有控制块并且所有shared_ptr和weak_ptr都放在链接列表中的情况，但实际上不存在这样的实现。此外，措辞已被修改，假定use_count是共享的。

删除器只需可移动构造。因此，在shared_ptr中无法有多个副本。

可以想象一种实现方式，将删除器放在特别设计的shared_ptr中，并在删除特殊的shared_ptr时将其移动。虽然实现似乎符合规范，但也很奇怪，特别是因为使用计数可能需要控制块（也许可以使用相同的方法来处理使用计数，但更奇怪）。

我找到的相关DRs：545, 575, 2434（承认所有实现都使用控制块，并似乎意味着多线程约束在某种程度上需要它），2802（要求删除器只可移动构造，从而防止删除器在几个shared_ptr之间复制的实现）。