c++如何使用std::pmr进行多态内存资源管理_c++ C++17内存分配新特性-C++-PHP中文网

c++如何使用std::pmr进行多态内存资源管理_c++ C++17内存分配新特性

尼克

发布： 2025-12-17 10:38:39

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std::pmr通过memory_resource实现运行时多态内存管理，支持自定义分配策略；其核心为memory_resource基类，提供new_delete_resource、pool_resource等标准实现；通过polymorphic_allocator绑定资源，实现容器内存来源控制；可派生memory_resource创建栈式等自定义资源；需确保资源生命周期长于使用者，适用于高性能与低延迟场景。

c++如何使用std::pmr进行多态内存资源管理_c++ c++17内存分配新特性

在C++17中，std::pmr（Polymorphic Memory Resource）提供了一种灵活的内存资源管理机制，允许你在运行时动态选择不同的内存分配策略。它基于 std::memory_resource 抽象接口，通过多态方式实现自定义内存池、堆外分配或对象重用等高级内存管理技术。

理解 std::pmr 的核心组件

std::pmr::memory_resource 是所有内存资源的基类。你不需要直接继承它，而是使用标准库提供的实现或派生自它来构建自定义分配器。

常见类型包括：

std::pmr::new_delete_resource()：使用全局 new/delete 分配内存
std::pmr::null_memory_resource()：不实际分配内存，用于测试或占位
std::pmr::synchronized_pool_resource：线程安全的内存池，适合频繁小对象分配
std::pmr::unsynchronized_pool_resource：非线程安全的高效内存池

如何使用 pmr 进行内存分配

通过将容器或对象与特定 memory_resource 绑定，可以控制其内存来源。例如，使用内存池提升性能：

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#include <memory_resource>
#include <vector>
#include <iostream>
<p>int main() {
// 创建一个内存池资源
std::pmr::synchronized_pool_resource pool;</p><pre class="brush:php;toolbar:false;">// 使用该资源构造 vector 的分配器
std::pmr::vector<int> vec(&pool);

for (int i = 0; i < 100; ++i) {
    vec.push_back(i);
}

std::cout << "Size: " << vec.size() << "\n";
// 析构时自动释放到池中，不会调用全局 operator delete

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}

这里 std::pmr::vector 内部使用了 std::pmr::polymorphic_allocator，它包装了一个指向 memory_resource 的指针，在构造和销毁元素时通过该资源进行 allocate/deallocate 调用。

创建自定义 memory_resource

你可以从 std::pmr::memory_resource 派生，实现自己的分配逻辑。比如一个简单的栈式内存资源：

class stack_memory_resource : public std::pmr::memory_resource {
    char* buffer;
    size_t size;
    size_t offset = 0;
<p>protected:
void<em> do_allocate(size_t bytes, size_t alignment) override {
size_t aligned_offset = (offset + alignment - 1) & ~(alignment - 1);
if (aligned_offset + bytes > size) {
throw std::bad_alloc();
}
void</em> ptr = buffer + aligned_offset;
offset = aligned_offset + bytes;
return ptr;
}</p><pre class="brush:php;toolbar:false;">void do_deallocate(void* p, size_t bytes, size_t alignment) override {
    // 不做实际释放，模拟栈行为（仅支持顺序分配）
}

bool do_is_equal(const memory_resource& other) const noexcept override {
    return this == &other;
}

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public: stack_memory_resource(char* buf, size_t sz) : buffer(buf), size(sz) {} };

这种资源适用于短期大量小对象分配，且生命周期明确的场景，避免频繁系统调用。