C++ allocator使用场景下p/q/r变量关联与代码运行逻辑疑问

1. p、q、r三个指针的关系 #

三个都是指向allocator<string>分配的内存区域的string*类型指针，分工明确：

• p：是分配的5个string内存块的固定起始基地址，定义时加了const修饰，全程不会改变指向，用来标记内存块的起点，最后释放内存也是用这个地址。
• q：是「已构造对象的尾后指针」，初始值等于p（起始地址），每次调用alloc.construct构造完一个对象后就自增1，永远指向下一个可以构造新对象的空闲位置，所有已经构造完成的对象都在[p, q)这个左闭右开区间里。
• r：是临时遍历指针，每次遍历前都会被重置为p（起始地址），用来挨个访问[p, q)区间里已经构造好的对象，本身不会影响p和q的指向。

2. do...while循环的运行逻辑 #

你提到的循环代码如下：

do {
    cout<< "here" << *r << endl;
} while (++r != q);

do...while的特性是先执行循环体，再做终止条件判断，运行逻辑拆解：

1. 循环启动前r已经被赋值为p，也就是指向第一个已构造对象的地址
2. 先执行循环体：打印当前r指向的对象内容
3. 执行++r，让r指向下一个相邻的内存地址
4. 判断自增后的r是不是等于q（尾后指针）：
   • 不等于：继续下一轮循环
   • 等于：终止循环
     整个循环刚好遍历完[p, q)区间内所有的已构造对象，不会遗漏也不会越界访问还没构造的内存。

3. 结合完整代码的运行流程对应输出 #

顺着代码执行顺序拆解：

1. 调用alloc.allocate(5)分配了能存5个string的未初始化内存，p固定指向这块内存的起始地址
2. q初始等于p，连续三次调用construct构造对象，每次构造完q自增：
   • 第一次构造空string，q变为p+1
   • 第二次构造10个'c'组成的string，q变为p+2
   • 第三次构造"hi"字符串，q变为p+3
     此时已构造对象的区间是[p, p+3)，q等于p+3
3. r被赋值为p，执行第一个do...while循环：
   • 第一次循环：打印*r（空string，无可见输出），r自增为p+1，判断p+1 != p+3，继续
   • 第二次循环：打印*r（10个c），r自增为p+2，判断p+2 != p+3，继续
   • 第三次循环：打印*r（"hi"），r自增为p+3，判断p+3 == p+3，终止循环
     这部分对应输出前两行的cccccccccc和hi，空字符串打印无可见内容所以没有出现在输出结果里。
4. 打印done，然后执行destroy循环把所有已构造的对象销毁，q回到p的位置
5. 重新给q赋值为p，r也重置为p，连续两次construct构造对象后q变为p+2，已构造区间是[p, p+2)
6. 执行第二个带"here"的do...while循环：
   • 第一次循环：打印here加*r（10个a），r自增为p+1，判断p+1 != p+2，继续
   • 第二次循环：打印here加*r（"hi again"），r自增为p+2，判断p+2 == p+2，终止循环
     这部分对应输出最后两行的hereaaaaaaaaaa和herehi again
7. 最后调用deallocate释放p指向的内存块，程序结束。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者moey