能否使用std::allocator在指定地址分配特定大小的内存

结论 #

标准库提供的默认std::allocator不支持在用户指定的内存地址上完成内存分配操作。

具体说明 #

• std::allocator的核心能力是向系统申请全新的堆内存块，其allocate(size_t n)成员函数仅接受要分配的元素数量作为入参，内部由标准库实现控制内存申请逻辑，返回的是新申请内存的首地址，全程不支持传入自定义的目标地址。
• 如果你需要在预先确定的内存地址上构造对象，应当使用*定位new（placement new）*表达式，这是C++标准定义的合法实现方式，不需要通过分配器实现。
• 如果你有从自定义内存池、固定地址段分配内存的需求，可以自行实现符合C++标准Allocator规范的自定义分配器类，在其allocate接口中实现返回指定地址内存块的逻辑，自定义分配器可以直接传入std::vector、std::map等标准库容器使用。

代码示例：定位new的基本用法 #

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    // 预先准备的内存缓冲区，首地址就是用户指定的目标地址，alignas保证对齐要求
    alignas(std::string) char buffer[sizeof(std::string)];
    // 在指定的buffer地址上构造std::string对象
    std::string* str = new (buffer) std::string("test placement new");

    std::cout << *str << std::endl;

    // 使用完成后手动调用析构函数销毁对象，不要调用delete，该内存不属于堆分配
    str->~basic_string<char>();
    return 0;
}

注意：使用指定地址构造或分配内存时，必须保证目标地址满足对应类型的对齐要求，且可用空间足够，否则会触发未定义行为。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Hazem Abaza