可变大小类的分配

Question

我有一个可变长度的数据结构，一个多维迭代器：

class Iterator
{
public:
    static Iterator& init(int dim, int* sizes, void* mem)
    {
        return *(new (mem) Iterator(dim, sizes));
    }

    static size_t alloc_size(int dim)
    {
        return sizeof(Iterator) + sizeof(int) * 2 * dim;
    }

    void operator++()
    {
        // increment counters, update pos_ and done_
    }

    bool done() const { return done_; }
    bool pos()  const { return pos_; }

private:
    Iterator(int dim, int* sizes) : dim_(dim), pos_(0), done_(false)
    {
        for (int i=0; i<dim_; ++i) size(i) = sizes[i];
        for (int i=0; i<dim_; ++i) counter(i) = 0;
    }

    int  dim_;
    int  pos_;
    bool done_;
    int  size   (int i) { return reinterpret_cast<int*>(this+1)[i]; }
    int& counter(int i) { return reinterpret_cast<int*>(this+1)[dim_+i]; }
};

迭代器的维数在编译时是未知的，但可能很小，所以我用alloca为迭代器分配内存：

void* mem = alloca(Iterator::alloc_size(dim));

for (Iterator& i = Iterator::create(dim, sizes, mem); !i.done(); ++i)
{
    // do something with i.pos()
}

有没有更优雅的方式为迭代器分配内存？我知道在从函数返回时，它的堆栈被展开，因此alloca 必须在调用者的堆栈框架中使用（参见例如here）。这个answer 建议在默认参数中执行分配：

static Iterator& init(int dim, int* sizes, void* mem = alloca(alloc_size(dim)));

无论多么优雅，这个解决方案对我没有帮助：Default argument references parameter 'dim'。有什么好的解决方案建议吗？

Answer 1

我根本不建议使用 alloca。如果 dim 值很小，那么类中的一些固定大小的缓冲区就足够了。如果 dim 很大，那么与在迭代器上执行的其他操作的复杂性相比，堆分配成本可以忽略不计（请注意，对于非常大的 dim 值，alloca 可能会导致堆栈溢出）。您可以在运行时在固定缓冲区和堆分配之间进行选择，具体取决于昏暗大小。

所以我会推荐类似于 std::string 中的小字符串优化的方法。

也许，某种 COW（写入时复制 http://en.wikipedia.org/wiki/Copy-on-write）技术也可能对您的迭代器有用。

请注意，这种技术不能用于 alloca，只能用于堆分配。此外，如果迭代器使用 alloca（至少没有越来越丑陋的宏），则几乎不可能复制或复制初始化迭代器。

Alloca 是邪恶的 :)

Answer 2

不幸的是，鉴于dim 是一个运行时值，除了使用宏之外别无他法：

#define CREATE_ITERATOR(dim, sizes) \
    Iterator::init(dim, sizes, alloca(Iterator::alloc_size(dim)))

Answer 3

我的建议可能不是您想要的，但为什么不使用 create|make_iterator 函数来执行 alloca 调用？

Answer 4

您可以将维度参数作为模板参数。