数组和矢量的内存分配如何工作

How memory allocation work for Array and vectors?

本文关键字：何工作 工作 分配 内存 数组      更新时间：2023-10-16

我知道数组的大小不能调整大小，而 Vector 是一个选项。

我很想知道内存分配将如何为它们工作。

对于Vector，它在内部管理一个数组，并在需要时分配具有更大大小的较新阵列，并将现有数据复制到较新的阵列

向量具有一定的容量，这对应于可以在不调整大小的情况下在向量中存储多少个元素 - 这是"引擎盖下"数组的实际大小。

达到容量后，将创建长度更大的新阵列（增量量可能会有所不同，并且可以配置），所有元素都将复制到新阵列中。在没有自动垃圾回收的语言中，应删除旧数组。

此类操作的算法复杂度为 O（n）。

对于所有编程语言，这种结构的实现几乎是相同的，至少从算法的角度来看是这样。维基链接在这里。

说到Java——Vector类的实现是开源的，源代码通常随JDK一起提供。但是如果你没有 - 你可以在互联网上找到它，例如在这里： 矢量

既然你说的是固定大小的数组，我假设你想比较类似的东西

int my_array[10];

跟

vector<int> my_vector;

在第一种情况下，程序将请求内存中所需的空间，并将该空间视为代码遵循的连续整数。

至于向量，它是一个在内部管理一些内存位置的类，因此，正如您的代码所示，当您从中请求一些值时，它将寻找它的位置并为您提供结果。

向量不会无限期地分配长内存，因此如果它为十个整数分配了内存，然后您添加第十一个整数，它将自动收集更多内存空间并找到保留实际值的方法。

它如何做到这一点取决于实现。我使用的那个每次需要更多内存空间时都会加倍内存空间，并将以前的值复制到新位置。

一些程序员喜欢编写自己的向量类，并使其每次都请求固定大小的内存，或者将空间相乘特定常量。

一些推理：

为什么向量没有一般规则？

抱歉，我不能给你一个非常通用的"向量如何工作"，但这就是向量的想法，他们做工作，你不用担心=）每个实现都有其理念。我不知道Java的那个，但必须与我知道的C++相似。

为什么要将尺寸扩大一倍？或者为什么要请求恒定大小？

假设您需要存储一千个整数。

每次需要更多空间时，该请求空间的 10 个整数的向量将分配 10，然后加 10，然后加 10，然后......一百个分配。

每次大小加倍的向量将请求 1、2、4、8、16、32、64、128、256、512、1024 的空间。只有十个分配。

一些

程序员不想要最后的 24 个空格，或者只想要一个分配（立即分配一千个），所以他们创建了一个向量类来分配一些他们认为好的固定内存大小。

C++ 向量具有特定于此问题的函数，例如 resize（），它将要求向量具有特定大小，或者 reserve（） 将要求向量在内存中保留特定数量的空间。

而且，至少，这个网站是黄金：

http://www.cplusplus.com/reference/vector/vector/

这是关于C++实现的，但这个想法是通用的。而且阅读很好=）

如果数组已动态分配，则可以调整数组的大小。例如，在 c 中，您可以通过 malloc（） 函数动态分配内存。您可以重新分配此内存空间，并通过 realloc（） 更改其大小。

如果以这种方式在 c/c++ 中分配数组：

int array[5];

它将在你执行声明的函数的堆栈帧中分配。相反，向量是一个高级对象，在堆内存段上动态分配。

正如 Jigar 提到的，它在内部管理数组，下面是如何增加大小的实现（我说的是 Java ）： 

//This ensures size of Vector
private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
                                     capacityIncrement : oldCapacity);
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    //elementData is array of type Object
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); //Copies the specified array with specified capacity for array
}

在 Vector 中添加任何数据时调用上述方法，它确保创建的新 Vector 的大小。

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