面试题：C++中std::shared_ptr自定义分配器复杂场景应用

设计思路

定义基础分配器接口：创建一个抽象基类，作为所有具体分配器的接口，其中包含allocate和deallocate等必要的内存管理函数。
具体分配器实现：针对不同节点的内存特性，实现具体的分配器，继承自上述基类。例如，为内存有限的节点实现一个限制分配大小的分配器，为需要特殊内存对齐的节点实现具有相应对齐功能的分配器。
共享指针自定义分配器封装：创建一个通用的自定义分配器模板类，它接受一个具体分配器类型作为模板参数，并将内存管理操作转发给具体分配器对象。
使用std::shared_ptr：使用这个自定义分配器模板类来实例化std::shared_ptr，从而使共享指针能使用不同的自定义分配器。

关键代码结构

// 1. 基础分配器接口
class BaseAllocator {
public:
    virtual void* allocate(size_t size) = 0;
    virtual void deallocate(void* ptr, size_t size) = 0;
    virtual ~BaseAllocator() = default;
};

// 2. 具体分配器实现示例：内存有限分配器
class LimitedMemoryAllocator : public BaseAllocator {
private:
    size_t maxMemory;
    size_t usedMemory;
public:
    LimitedMemoryAllocator(size_t max) : maxMemory(max), usedMemory(0) {}
    void* allocate(size_t size) override {
        if (usedMemory + size > maxMemory) {
            // 处理内存不足情况，例如抛出异常
            throw std::bad_alloc();
        }
        usedMemory += size;
        return ::operator new(size);
    }
    void deallocate(void* ptr, size_t size) override {
        usedMemory -= size;
        ::operator delete(ptr);
    }
};

// 3. 共享指针自定义分配器封装
template <typename T, typename Allocator = BaseAllocator>
class CustomSharedPtrAllocator {
private:
    Allocator& allocator;
public:
    CustomSharedPtrAllocator(Allocator& alloc) : allocator(alloc) {}
    T* allocate(size_t n) {
        return static_cast<T*>(allocator.allocate(n * sizeof(T)));
    }
    void deallocate(T* p, size_t n) {
        allocator.deallocate(p, n * sizeof(T));
    }
};

// 4. 使用示例
int main() {
    LimitedMemoryAllocator limitedAllocator(1024);
    CustomSharedPtrAllocator<int, LimitedMemoryAllocator> alloc(limitedAllocator);
    std::shared_ptr<int, CustomSharedPtrAllocator<int, LimitedMemoryAllocator>> ptr(alloc.allocate(1), [&alloc](int* p) { alloc.deallocate(p, 1); });
    return 0;
}

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面试题：C++中std::shared_ptr自定义分配器复杂场景应用

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