未使用的 STL 容器是否分配内存

Does an unused STL container allocate memory?

本文关键字：是否 分配 内存 STL 未使用      更新时间：2023-10-16

给定代码：

class Foo {
  std::vector<int> items;
  std::map<int, int> dictionary;
};

  1. 如果上面的向量或映射中没有添加任何内容，是否仍会分配缓冲区内存块？ （换句话说，缓冲区分配是否总是在容器创建期间发生，或者是否可以推迟到调用 push_back 等函数？

  2. 是否有处理初始 STL 容器缓冲区分配计时的标准，或者是否允许该行为在 STL 容器和编译器之间变化？

注意：这个问题不是关于此类容器会增加类 Foo 大小的额外字节。

（此问题的一个强调分配大小的相关子集是向量的初始容量（以 C++为单位）。

C++引用 对于 C++17，默认构造函数noexcept，如果分配器构造noexcept。所以这取决于使用的分配器。在VS 2015中，标准构造函数是noexcept。

澄清：这意味着如果分配器没有noexcept则不会分配内存块。

对于你的第二个问题：相同的引用，它是O（1）。

Standard 对此没有任何说明，但我专门研究的实现会为 std::vector 做一些预置，并且不会为std::map预先分配任何东西。

这实际上曾经对我打击很大，当我拥有一个巨大的容器时，其中元素具有微小的 - 不超过 10 个元素，大多数条目都有 0 大小的向量 - 向量。此实现中的默认矢量容量为 32，而"32 * sizeof（vector_element） * number_of_elements"恰好非常大。

如前所述，这没有很好的定义。但是，您可以对其进行测试。

例如使用 gcc/linux。制作一个简单的程序，用-O0 -g编译并在gdb中运行它。然后

break main
run
break malloc
cont

现在只需在每个 malloc 上运行backtrace，您将看到动态分配。使用我的 gcc 5.3.0，两个空容器都不会分配堆内存，这是在第一个 push_back/operator[] 上完成的。

当然，您应该使用首选的调试器并中断分配器底层函数，如果这不是gdb/malloc。

现在，如果您考虑这两种情况。在这种情况下，预先分配内存是否有意义？

std::vector<int> foo;
foo.push_back(13);

好吧，从技术上讲，您可能会保存nullptr的检查，但是使用将向量实现为3指针的常用方法，不需要额外的检查。

但请考虑

std::vector<int> foo;
foo.reserve(100);

在这种情况下，预先分配将不利于性能。

我找不到为地图等树结构进行预分配的论据。

请记住，这是一个非常具体的优化。只有在有充分理由的情况下才能对此进行优化（基准测试！

注意：您可能想阅读有关小字符串优化的信息，这是一种非常常见的技术，相关但不同。

  1. 如果上面的向量或地图中没有添加任何内容，是否仍会为潜在条目分配内存块？（换句话说，条目分配是否总是在容器创建期间发生，或者是否可以推迟到调用 push_back 等函数？

这是可能发生的，是的。它实际上是容器实现的细节，未在标准中指定。

  1. 是否有处理初始 STL 容器分配时间的标准，或者是否允许该行为在 STL 容器和编译器之间变化？

例如，您可以使用成员的std::unique_ptr来延迟创建，并通过调用 getter 函数来创建它们。

值得注意的是

，Microsoft的 STL 实现目前确实在默认构造函数中分配了 std::map 和 std::set 。Godbolt 示例 - 请注意程序集输出第 8 行对 operator new 的调用。

是的，这绝对会影响性能。我只是在分析了一些神秘的慢代码之后才意识到这一点，当时事实证明，具有很少使用的map成员的类的默认构造函数正在主导相关循环的运行时。

如果像我一样，你对这个实现决定并不完全兴奋，我会指出 Boost.Container 的对应方确实保证了零分配默认构造。

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