C++ 标准库中的allocator是多余的

C++ 标准库中的allocator是多余的

我认为C++的allocator是依赖注入的一次失败的尝试。 

C/C++里的内存分配和释放是个重要的事情，我同意，在写library的时候，除了默认使用malloc/free，还应该允许用户指定使用内存分配的函数。用现在的话说，如果library依赖于内存分配与释放，就应该允许用户注入这种依赖。我看到有些C library是支持这个的，可以在初始化时传入两个函数指针，指向内存分配和释放的函数。 

 

问题是，allocator是模板参数，而不是构造函数的参数。这意味着 

 

1. 由于不能从构造函数传入allocator，那么每种类型的allocator必须是全局唯一的（Singleton）。无论SGI 的内存池（称为PoolAlloc），还是简单的new wrapper（称为NewAlloc）都只从一个地方(region)搞到内存，这大大限制了其使用。 （补注：这是 SGI STL 的限制，标准 C++ 运行从构造函数传入 allocator，后面的论述依然成立。）

2. allocator是vector类型的一部分，vector<string, PoolAlloc> 和 vector<string, NewAlloc> 是两个类型，不可相互替换。这不仅暴露了实现，还暴露到了类型上，恐怕没有比这更糟糕的了。 

 

下面举例说明， 

 

对于1，假设我有一个任务（假设是parse），需要分配很多小块内存，总容量不超过20M。为了防止内存泄露及避免内存碎片，我希望在任务开始时，先从系统拿到20M内存，供这个任务使用（parse里分配内存只需要改一个指针，释放内存是空操作），等任务完成后，我一次性释放这20M内存，这样既高效又安全。然而C++的allocator并不能帮我实现这一点，因为它是全局的。我不能替换全局的allocator，因为那会影响其他线程。也不能在运行时指定某个vector<string>用哪种allocator，因为类型是编译时确定的。 

 

对于2，如果我想写一个普通的以vector<string>为参数的函数，这不难 

void process(vector<string>& records); 

 

由于vector<string, PoolAlloc>和vector<string, NewAlloc>类型不同，process只能接受一种。 
但这完全没道理，我不过想访问一个vector<string>，根本不关心它的内存是怎么分配的，却被什么鬼东西allocator挡在了门外。 

我要么提供重载： 
void process(vector<string, NewAlloc>& records); 
void process(vector<string, PoolAlloc>& records); 

要么改写成模板： 
template<typename Alloc> 
void process(vector<string, Alloc>& records);

//（同理可知，如果在一个程序里使用多种allocator，那么所有涉及标准库容器的用户函数都必须改写为函数模板） 

 

无论哪种"解决办法"都会导致代码膨胀，而且给标准库的使用者带来完全不必要的负担。 

 

更糟糕的是，allocator给程序库的作者也带来了不必要的负担。如果想把process(vector<string>& records)放到某个library中，那么为了适应不同的allocator，必须把函数定义放在头文件里（因为这是个函数模板）。明明是针对一个固定类型（vector of string）的函数，却不得不写成函数模板，把实现细节暴露在头文件里，让每个用户都去编译一遍，这真是完全没道理。

 

根据以上的分析，基本上不可能在一个程序里混用多种allocator，既然一个程序只能有一种allocator，那为什么还要放到每个容器的模板参数里呢？提供一个全局的钩子不就行了嘛？ 

 

相反，shared_ptr就只有一个模板参数T，而他同样可以指定allocator----在构造时传入。

 

现在看来，vector（以及其他标准库容器）与其增加一个Alloc模板参数，不如在构造时传入两个函数指针，一个allocate，一个deallocate，定制的效果也一样。只不过这么做会让标准委员会的人觉得不够GP，很可能被拍掉。 

 

 

总而言之，allocator并不能达到精确控制（定制）内存分配释放的目的，虽然它名以上是为此而生的。虽然在历史上可能有过正面效果（封装far / near pointer），但现在它无疑就是个累赘。就跟 IOStream 的 Locale/Facet ，auto_ptr 和 valarray 一样，成为C++标准一直要背负的历史包袱。