为什么c++中的3D向量比1D向量占用的内存大?

Why are 3D vectors in C++ larger in RAM than a 1D vector

本文关键字：向量 内存 1D c++ 中的 3D 为什么      更新时间：2023-10-16

我偶然发现一个STL向量定义如下:

vector < float > test;
test.resize(10000 * 10000 * 5);

在RAM中使用的空间比以下定义少得多:

std::vector<std::vector<std::vector< float > > > test;
test.resize(10000);
for(int i = 0;i <  10000;i++)
{
test[i].resize(10000);
for(int j = 0;j <  10000;j++)
{
test[i][j].resize(5);
}
}

线性向量方法(顶部)使用手动计算的正确RAM数量(2Gb)。所以我的问题是，为什么3D矢量比线性矢量使用更多的RAM，我发现它在这个例子中明显更多(大约4Gb)。

在前一种情况下，您可以:

sizeof(vector<float>)                  // outermost vector
  + 10000 * 10000 * 5 * sizeof(float)  // xyz space

在后者中，你有:

sizeof(vector<vector<vector<float>>>)      // outermost vector
  + 10000 * sizeof(vector<vector<float>>)  // x axis
  + 10000 * 10000 * sizeof(vector<float>)  // xy plane
  + 10000 * 10000 * 5 * sizeof<float>      // xyz space

对于任何T, sizeof(vector<T>)的典型值都是3 * sizeof(T*)，我认为这也是标准容量允许的最小值，必须与大小不同，因为reserve()必须改变capacity()的值，而不改变size()的值。

vector类占用内存来保存额外的指针。当您分配为1D向量时，您只有1指针和它指向的大块内存。在向量的向量的向量的情况下，你有10,000 * 10,000 * 5个向量，每个向量都有一个4字节的指针，占用20亿个额外的字节，只是为了保存位置信息。

编辑

正如Andrey在评论中指出的那样，您实际上并没有设置10,000 * 10,000 * 5个向量，而是:

1D -顶层向量为它下面的10,000个向量留出空间

2D -这10,000个向量中的每一个都建立了另外10,000个向量

3D -最终的水平只是实际的数据，所以…

你有10,000个初始向量，下面的10,000 * 10,000个向量总共有100,010,000个向量。另一位用户提到每个向量大约占用20字节的空间(对于内存指针以及类中的其他成员，如大小，容量等)，所以最终大约有20亿字节。

vector类有一些额外的开销。至少有一个指针和一个字段表示大小。在MS visual studio中，sizeof(std::vector)是20或24(启用了迭代器调试)。实际大小将取决于实现。

每个vector对象都有一个开销——因为它们可以是可变长度的，所以需要有指向起始点、所用位大小和容量的指针。

如果你有一个固定大小的3d形状，其中高度，宽度和长度是已知的，你可以将其转换为1D数组。这将是最有效的。

要做到这一点，给定x, y, z，你发现索引为x +宽度* ((z *高度)+ y)将进行转换。

相关文章：