启用 MSVC 调试迭代器时发生堆栈分配器访问冲突

Question

我制作了一个简单的堆栈分配器，可用于在堆栈上分配小容器。我已经使用这个 class 一段时间了，它一直运行良好。然而，今天我重新打开调试迭代器 (_ITERATOR_DEBUG_LEVEL=2)，我突然在由此开关激活的调试代码中遇到访问冲突。

模板编程和标准库编码约定的混合使得调试变得非常困难，而且我也不是分配器方面的专家。我是否违反了分配器的某种规则？

下面的代码应该能够重现错误。

#include <memory>
#include <vector>

template <typename T, size_t N, template <typename> typename Allocator = std::allocator>
class StackAllocator : public Allocator<T>
{
    public:
    using base         = Allocator<T>;
    using pointer_type = typename base::pointer;
    using size_type    = typename base::size_type;

    StackAllocator() noexcept = default;
    StackAllocator(const StackAllocator& a_StackAllocator) noexcept = default;

    template <typename U>
    StackAllocator(const StackAllocator<U, N, Allocator>& a_StackAllocator) noexcept
    {
    }

    pointer_type allocate(size_type a_Size, void* a_Hint = nullptr)
    {
        if (!m_Active && a_Size <= N)
        {
            m_Active = true;
            return GetStackPointer();
        }
        else
        {
            return base::allocate(a_Size, a_Hint);
        }
    }

    void deallocate(pointer_type a_Pointer, size_type a_Size)
    {
        if (a_Pointer == GetStackPointer())
        {
            m_Active = false;
        }
        else
        {
            base::deallocate(a_Pointer, a_Size);
        }
    }

    template <class U>
    struct rebind
    {
        using other = StackAllocator<U, N, Allocator>;
    };

    private:
    pointer_type GetStackPointer()
    {
        return reinterpret_cast<pointer_type>(m_Data);
    }

    std::aligned_storage_t<sizeof(T), alignof(T)> m_Data[N];
    bool m_Active = false;
};

template <typename T, size_t N>
class StackVector : public std::vector<T, StackAllocator<T, N>>
{
    public:
    using allocator_type = StackAllocator<T, N>;
    using base           = std::vector<T, allocator_type>;

    StackVector() noexcept(noexcept(allocator_type())):
        StackVector(allocator_type())
    {
    }

    explicit StackVector(const allocator_type& a_Allocator) noexcept(noexcept(base(a_Allocator))):
        base(a_Allocator)
    {
        base::reserve(N);
    }

    using base::vector;
};

int main(int argc, char* argv[])
{
    StackVector<size_t, 1> v;

    return v.capacity();
}

我正在使用 MSVC 2017 (15.4.0)。

Answer 1

问题确实是违反了@Igor 所说的要求。我通过将堆栈数据存储在分配器之外解决了这个问题。现在 StackVector 是数据的所有者，分配器及其副本都指向该内存，确保一个分配器分配的内存可以由该分配器的副本释放。

这个解决方案确实给用户带来了一些复杂性（现在必须管理 2 个对象而不是 1 个），但是在满足分配器要求的同时似乎没有其他方法，并且可以通过包装来避免容器也是。

可以在 Chromium's StackAllocator 中找到此解决方案的一个很好的例子。

启用 MSVC 调试迭代器时发生堆栈分配器访问冲突

Stack allocator access violation when enabling MSVC debug iterator

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