C++ std::destroy_at

引言

std::destroy_at 是 C++17 中引入的一个函数，位于 memory 库中。它在内存管理领域有一个特定的用途，即在不释放内存空间的情况下，在特定内存地址销毁一个对象。这个函数对于对象由应用程序开发者创建和释放的情况非常有用，例如在自定义内存分配器或容器中。

std::destroy_at 的主要目标是传递一个地址，并提供一种安全便捷的方式来调用该地址上对象的析构函数。这在底层编程中尤为重要，在底层编程中，对象的生命周期和内存管理问题变得至关重要。

std::destroy_at 也是 C++ 标准库中的另一个函数，包含在 <memory> 库中。此指令主要用于在不释放内存的情况下，调用位于特定虚拟地址的对象析构函数。

语法

std::destroy_at 函数是 C++ 标准库的一部分，定义在 <memory> 头文件中。它的主要作用是在不释放内存的情况下，调用位于特定地址的对象的析构函数。

以下是 std::destroy_at 的语法

函数签名

• 模板参数
  T: 要销毁的对象的类型。
• 函数参数
  T* location: 需要销毁的对象的指针。这应该是指向 T 类型对象的有效、非空指针。
• 返回值
  该函数不返回值（void）。

示例用法

示例 1：基本示例

输出

 
Constructor called
Destructor called   

示例 2：复杂类型

此示例演示了如何将 std::destroy_at 与复杂类型一起使用，例如具有非平凡析构函数的类。

输出

 
ComplexType constructed with data: Hello, World!
ComplexType with data "Hello, World!" destroyed   

示例 3：STL 容器

此示例演示了如何将 std::destroy_at 与存储在 STL 容器中的对象一起使用。它展示了如何手动销毁向量中的元素。

输出

 
Constructor called
Constructor called
Constructor called
Destructor called
Destructor called
Destructor called   

特点

std::destroy_at 是 C++17 中引入的一个实用函数，它提供了一种可控且显式的方式来销毁对象而不释放内存。以下是 std::destroy_at 的一些关键特性：

1. 显式对象销毁

std::destroy_at 直接调用给定内存地址上对象的析构函数。自定义分配器或容器是一些碎片化很有用的领域，您希望完全控制销毁过程。

2. 手动内存管理

它区分了两个操作：销毁对象和释放对象占用的内存。这意味着一个人可以对对象的生命周期有非常详细的控制，这在底层编程和系统级编程中非常重要。

3. 模板函数

std::destroy_at 是一个模板函数。因此，它可以与任何类型的对象一起使用。这意味着它是通用编程和动态内存的工具，特别适用于创建独特的内存池。

4. 安全且标准化

如果您使用 <stopcode|destroy_at>，您将遵循一种通用的、安全的销毁对象的方法。这最大限度地减少了直接调用析构函数相关的错误，并且使其与其他 C++ 标准库部分兼容。

5. 与 Placement New 集成

std::destroy_at 可以轻松地与 placement new 集成，placement new 是一种用于在先前分配的内存中构建对象的惯用法。这在执行性能敏感的操作并且不想浪费时间进行不必要的分配时尤其有用。

6. 在自定义分配器中使用

在自定义内存分配器中，std::destroy_at 使您能够控制要删除的对象，而无需处理内存分配和释放原语。

7. 异常安全性

std::destroy_at 函数还可以提高异常安全性，因为它可以清晰 unambiguous 地处理对象的生命周期，即使在最复杂的情况下也是如此。这减少了可能由异常引起的资源泄漏和其他问题的可能性。

8. 与复杂类型兼容

它不对传递给它的值类型进行限制，尽管应该注意的是，传递给 destroy_at 的值可以是任何类型，甚至是一个具有非平凡析构函数的数组。这使得它非常适合所有人在创建各种复杂程度的对象时采用，包括简单项和数据结构。

缺点

虽然 std::destroy_at 是一个强大且有用的显式对象销毁工具，但它也带有一些缺点。以下是一些潜在的缺点：

1. 手动内存管理复杂性

需要强调的一个关于 destroy_at 的问题是，它有一个属性，要求手动内存管理，这实际上是一个可能使实现复杂化并增加出错几率的决定。这意味着创建、组织、移除和释放对象可能很复杂，并且容易出错。

2. 内存泄漏风险

如果对象分配的内存未能在对象销毁后始终正确释放，则不正确使用 std::destroy_at 可能不安全。换句话说，只要进行正确的编程和广泛的测试，内存就会一直被释放。

3. 安全顾虑

如果使用 std::destroy_at 手动调用析构函数不正确，可能会带来一些安全问题。例如，重复销毁（即，多次销毁同一对象）、销毁仍在使用的对象等，可能导致未定义行为。

4. 用途有限

如前所述，std::destroy_at 主要适用于底层编程，当用户实现自己的分配器时，或者在高并发软件中。在大多数通用编码场景中，用户不需要直接处理内存，因为标准容器和智能指针提供了自动内存管理。

5. 代码复杂性增加

将 std::destroy_at 方法引入代码将导致以下影响，包括代码复杂性会增加到他人难以阅读和理解的程度。特别是对于尚未掌握早期内存管理机制的开发人员来说，这显然是这种情况。

6. 性能开销

虽然 std::destroy_at 本身的开销是合理的，但就内存管理而言，其代价更为显著。这是因为大多数手动内存管理通常需要额外的点对点和精确性才能正确。

7. RAII 缺失

std::destroy_at 违反了 RAII（资源获取即初始化）惯用法；这是一个著名的 C++ 惯用法，并且非常有用。RAII 确保资源在其不再需要或不再存在时被释放，这有助于频繁减少资源泄漏的发生，从而使代码更安全、更易读。

8. 未定义行为的可能性

不正确使用 std::destroy_at 非常不安全，并且可能导致许多错误，例如，访问已销毁的对象或未能处理销毁过程中发生的异常。如果编程不当，可能会导致难以查找的 bug。

结论

总而言之，std::destroy_at 是 C++17 中的一个非常有用的补充，它可以在指定的内存地址调用对象的析构函数，而无需释放那里的内存。此功能在主要涉及复杂对象生命周期定义和内存管理的环境中，以及在自定义分配器和内存池以及一些特定的性能敏感应用程序中最为有效。

一方面，std::destroy_at 带来了可观的可能性并增强了 CircleCI 的能力，另一方面，它也带来了严重的缺点。手动内存去分配的匮乏使代码复杂化，并容易出错，例如内存泄漏和未定义行为。此外，它违反了 RAII（资源获取即初始化）惯用法；与使用标准容器和智能指针中提供的自动内存管理选项相比，代码变得更难维护，也不那么安全。

对于日常编程任务，现代 C++ 的自动且更安全的内存管理功能通常更受青睐。然而，std::destroy_at 对于底层编程以及需要显式控制对象销毁的情况仍然是一个关键工具。

总而言之，std::destroy_at 是一把双刃剑：它提供了精确的控制和灵活性，但需要小心处理以避免潜在的陷阱。了解其正确用法和限制是利用其优势同时最小化 C++ 编程风险的关键。