将内存池分配器耦合到托管已分配实例的各种内存池

Question

存在无状态内存池分配器class:

template<typename T>
class pool_allocator {
public:
    using value_type = T;
    using pointer = value_type *;

    /* Default constructor */
    constexpr pool_allocator( void ) noexcept = default;

    /* Converting constructor used for rebinding */
    template<typename U>
    constexpr pool_allocator( const pool_allocator<U> & ) noexcept {}

    [[nodiscard]] pointer allocate( size_t n, [[maybe_unused]] const pointer hint = nullptr ) const noexcept {
        return get_pool().allocate( n );
    }

    void deallocate( pointer ptr, size_t n ) const noexcept {
        get_pool().deallocate( ptr, n );
    }

private:
    /* Must be defined in particular .cpp files */
    /* POINT OF INTERREST HERE: */
    static auto & get_pool( void ) noexcept;
};

背后的逻辑是 get_pool() 成员函数的特殊化，其目的是 return 定义类型的特定内存池，其中应分配 T 的实例，例如：

class sample { ... };

在 .cpp 文件中：

memory_pool<sample, 10> sample_storage;  // memory pool capable of holding up to 10 instances of 'sample'

终于在 .cpp 文件中出现了 get_pool() 函数模板的特殊化：

template<>
auto & pool_allocator<sample>::get_pool( void ) noexcept {
    return sample_storage; // return the memory_pool instance defined above
}

问题是这样的模板特化只在 .cpp 编译单元中可用，并且阻止了 auto get_pool() 在其他编译单元中的使用（auto 占位符的类型不能被推断为get_pool() 函数模板专业化不可用）

There fore I would like to somehow get rid of auto as return type of get_pool().

我面临的问题主要是 memory_pool 的大小，这对分配器本身是未知的。无论如何，memory_pool 也是我的实现，所以我可以 du 任何需要的采用（例如进一步的 using 声明或任何其他需要的）。只是它的骨架：

template<typename T, size_t CAPACITY>
class memory_pool {
public:
    using element_type = T;
    using pointer = element_type *;

    constexpr size_t capacity( void ) noexcept {
        return CAPACITY;
    }
...
};

Answer 1

这是我使用的解决方案 - 实现特征 class，其中包含有关池大小的信息：

template<typename T>
class memory_pool {
public:
    using traits = memory_pool_traits<T>;
    using element_type = typename traits::element_type;
    using pointer = element_type *;

    static constexpr size_t capacity { traits::capacity };
...
};

分配器：

template<typename T>
class pool_allocator {
public:
    using value_type = T;
    using pointer = value_type *;

    /* Default constructor */
    constexpr pool_allocator( void ) noexcept = default;

    /* Converting constructor used for rebinding */
    template<typename U>
    constexpr pool_allocator( const pool_allocator<U> & ) noexcept {}

    [[nodiscard]] pointer allocate( size_t n, [[maybe_unused]] const pointer hint = nullptr ) const noexcept {
        return get_pool().allocate( n );
    }

    void deallocate( pointer ptr, size_t n ) const noexcept {
        get_pool().deallocate( ptr, n );
    }

private:
    static memory_pool<T> & get_pool( void ) noexcept;
};

对于任何特定类型，都应具有特征 class:

// Primary template
template<typename T> struct memory_pool_traits;

假设有我想为其定义的示例 memory_pool:

class sample { ... };

...除此之外，设置 - 特征 - 各自的 memory_pool:

template<>
struct memory_pool_traits<sample> {
    using element_type = sample;
    static constexpr size_t capacity { 10 };
};

在 .cpp 文件中有池本身的定义和 get_pool() 函数：

memory_pool<sample> sample_storage;

template<>
memory_pool<sample> & pool_allocator<sample>::get_pool( void ) noexcept {
    return sample_storage;
}

将内存池分配器耦合到托管已分配实例的各种内存池

Coupling memory pool allocator to various memory pools hosting the allocated instances

c++

templates

allocator

memory-pool

c++20