C++中的std::pmr(多态内存资源)是什么?(如何在运行时切换内存分配策略)

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std::pmr 是分配器的“插槽”,提供统一接口 std::pmr::memory_resource,支持运行时切换内存策略;需显式传入 polymorphic_allocator 实例,否则仍走默认 new/delete

C++中的std::pmr(多态内存资源)是什么?(如何在运行时切换内存分配策略)

std::pmr 是什么:不是新分配器,而是分配器的“插槽”

它本身不分配内存,只是提供一套统一接口(std::pmr::memory_resource),让任意符合要求的内存管理逻辑(比如池、线程局部缓存、GPU显存适配器)能被容器、算法等标准组件识别和使用。关键在于“运行时可换”,而不是编译期绑定。

你写 std::vector<int std::pmr::polymorphic_allocator>></int>,实际分配行为完全由当前绑定的 memory_resource* 决定——这个指针可以随时改,且所有用该分配器构造的对象都会跟着变。

怎么在运行时切换分配策略:靠 set_default_resource() 或局部绑定

全局切换最简单,但危险;推荐按作用域/对象粒度控制。常见做法:

  • std::pmr::set_default_resource() 临时替换全局默认资源(比如进函数前切到 monotonic_buffer_resource,退出前切回)
  • 把自定义 memory_resource 实例传给 std::pmr::polymorphic_allocator 构造器,再传给容器: std::pmr::vector<int> v{std::pmr::polymorphic_allocator<int>{&my_pool}};</int></int>
  • 避免跨线程共享非线程安全的资源(如 monotonic_buffer_resource),否则会崩溃或数据错乱

为什么 vector.push_back() 没走你的 pool:没传 allocator,就用默认

这是最常踩的坑:写了 std::pmr::vector,却没给它配 polymorphic_allocator,结果底层还是调 new —— 因为模板参数缺省时,std::pmr::vector<t></t> 等价于 std::vector<t std::pmr::polymorphic_allocator>></t>,但它的 allocator 实例仍是默认构造的,指向全局默认资源(通常是 new_delete_resource())。

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必须显式传入 allocator 实例才能生效:

std::pmr::monotonic_buffer_resource pool; std::pmr::vector<int> v{std::pmr::polymorphic_allocator<int>{&pool}};

注意:pool 的生命周期必须长于 v,否则析构时访问已释放内存。

monotonic_buffer_resource 和 synchronized_pool_resource 怎么选

两者都属于 std::pmr 提供的标准资源实现,但行为差异极大:

  • monotonic_buffer_resource:只增不减,适合短生命周期批量操作(如解析一帧数据),复用整块 buffer,但无法回收中间释放的内存
  • synchronized_pool_resource:线程安全、带内部小块缓存,适合多线程高频小对象分配,但有锁开销和额外元数据占用
  • 别直接用 std::pmr::new_delete_resource() —— 它就是包装了 new/delete,切换它等于没切

真正需要动态切换策略时,通常自己封装一个 memory_resource 子类,比如根据负载自动在池和 malloc 之间降级,这时要注意 do_allocate/do_deallocate 的异常安全性与对齐要求。

最难的不是写资源类,是确保所有间接使用的容器(比如嵌套的 std::pmr::unordered_map<:pmr::string ...></:pmr::string>)每一层都正确传递了 allocator。漏一层,就掉回 new/delete。

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