如何实现 array::max_size()？答案

【问题标题】：How do I implement array::max_size()?如何实现 array::max_size()？
【发布时间】：2011-07-01 09:29:04
【问题描述】：

我正在构建自己的 array<T, n> 课程模板，用于娱乐和教育。 C++0x 标准草案将所有容器的成员函数max_size() 指定为distance(begin(), end())“用于最大可能的容器”。如何为数组实现此成员函数？我是直接返回std::numeric_limits<std::size_t>::max()，还是应该根据元素类型返回结果？

嗯，来自当前 g++ 的 std::array 和来自 max_size() 的 boost::array 返回 n：

#include <array>
#include <boost/array.hpp>
#include <iostream>

int main()
{
    std::array<int, 11> foo;
    std::cout << foo.max_size() << std::endl;   // prints 11

    boost::array<int, 11> bar;
    std::cout << bar.max_size() << std::endl;   // prints 11
}

【问题讨论】：

标签： c++ arrays stl c++11 aggregate

【解决方案1】：

如果您的数组是固定大小的，只需返回大小（在您的示例中为n），因为这也是最大大小。

【讨论】：

【解决方案2】：

我同意这里的草稿有些欠缺。

不清楚container这里是否引用：

任何容器
该系列的任何容器
该系列的给定实例的任何容器

与@Jerry 不同，我倾向于后一种选择。

查看basic_string::append，描述状态：

抛出：length_error 如果size() + n > max_size()

有了这句话，我认为该标准为通用算法的规范奠定了基础检查max_size。

因此，Container 应该在逻辑上返回其最大长度。

因此，std::size_t std::array<T,n>::max_size() const { return n; } 是合乎逻辑的选择。

请注意，同样的 max_size 定义在逻辑上适用于固定大小的分配器（尤其是由 Howard Hinnant 编写的基于堆栈的分配器）。

【讨论】：

max_size 的要求是在所有容器使用分配器获取其内存时编写的。那么 max_size() 是“可以合理地传递给 allocator::allocate() 的最大值”。没有具体说明“合理”是什么意思。 :-)

【解决方案3】：

它应该是n，因为数组意味着固定大小。而这里的固定大小是n。

如果不是n，那么n 在array<T, n> 中代表什么？

【讨论】：

【解决方案4】：

是的，我认为它通常应该取决于元素的大小，所以你通常会有类似的东西：std::numeric_limits<std::size_t>::max()/sizeof(T)。否则，您给出的尺寸通常会比实际可能的尺寸大很多。

编辑：基于表 93，我不得不不同意 Nawaz 和 Jeremiah Willcock。 max_size 明确描述为大小 for the largest possible container，不是特定容器可以扩展的最大大小。

【讨论】：

我知道这不是标准，但sgi.com/tech/stl/Container.html 声称“对于固定大小的容器，size() == max_size()。” std::array的定义并没有说max_size()具体返回什么，但大概和size()是一样的。
@Jeremiah Willcock：归结为 SGI 文档或标准是否更权威的问题。至少对我来说，这个选择似乎很明显。
如果array<T, N>::max_size 必须返回array<T, largest_possible_n>::max_size，那么根据这个逻辑vector<EnormousObject>::max_size 是否必须与vector<char>::max_size 相同？或者，我知道array<int, 10>::max_size 类似于 1,000,000,000 对我有什么用处？
@UncleBens：是的，max_size 几乎没用。 array 更是如此，因为这些要求从未针对固定大小的容器量身定制。也许要求应该改变，但我怀疑是否有人足够关心打扰。
但这仍然只是解释的问题。说array<T, N> 的“最大可能”大小是N 是最有意义的。 N 是类型的一部分，如果它有不同的值，那么我们会有不同的数组类型吗？（并且实施似乎同意这一点。）

【解决方案5】：

documentation for max_size 表示该函数应返回“理论上可能的最大 n 值，为此调用 allocate(n, 0) 可能成功”，其中 n 是对象的数量。

STL 容器（例如 - std::vector、std::map 或 std::list）使用 max_size 根据对象计数而不是字节计数来计算容器大小。因此，max_size() 不应该返回操作系统上可用的字节数，而是使用可用字节数来计算分配器可以容纳的对象数。

如果您为 STL 容器编写了分配器类，则可以像这样实现 max_size() 函数来提供准确的对象计数，而不是使用 std::numeric_limits<size_type>::max() 进行高估。

size_type max_size() const
{
    const unsigned long long bytesAvailable = GetTotalAvailableMemory();
    const unsigned long long maxPossibleObjects = bytesAvailable / sizeof(value_type);
    return maxPossibleObjects;
}

您可以根据您的操作系统实现 GetTotalAvailableMemory() 之类的函数。两者都将返回程序进程可能使用的未分配字节数。

#if defined(unix) || defined(__unix__) || defined(__unix)

#include <unistd.h>

unsigned long long GetTotalAvailableMemory()
{
    const long pageCount = sysconf( _SC_PHYS_PAGES );
    const long pageSize = sysconf( _SC_PAGE_SIZE );
    const unsigned long long totalBytes = pageCount * pageSize;
    return totalBytes;
}

#endif

#if defined(_WIN64) || defined(_WIN64)

#include <windows.h>

unsigned long long GetTotalAvailableMemory()
{
    MEMORYSTATUSEX status;
    status.dwLength = sizeof( status );
    GlobalMemoryStatusEx( &status );
    return status.ullAvailVirtual;
}

#endif

【讨论】：